Kit sperimentale a idrogeno (fuel-cell) Rew-Power, da assemblare

"Rew-Power da assemblare" è il primo kit completo che ti consente di montare facilmente ed utilizzare subito la tua fuel-cell Rew Power reversibile. Le istruzioni illustrate ti guidano passo per passo in un'affascinante esperienza verso il futuro dell'energia: fai funzionare Rew Power sia come elettrolizzatore sia come fuel-cell idrogeno PEM.
70 minuti di luce LED a idrogeno con soli 10 minuti di sole!

"Rew-Power da assemblare" nasce per offrire un supporto utile a privati, aziende e scuole di ogni grado per sperimentare in modo facile, economico e completo le potenzilità della tecnologia fuel-cell PEM.

A causa della scarsità delle fonti energetiche primarie, dell'aumento delle emissioni inquinanti, della crescente domanda di energia e del previsto aumento della popolazione si è resa necessaria una riconsiderazione della struttura dei nostri sistemi di rifornimento e produzione di energia. Una possibile soluzione alle problematiche appena citate potrebbe essere fornita dall'uso dell'idrogeno come combustibile. Al fine di ottenere energia l'idrogeno può essere bruciato direttamente all'interno di un bruciatore oppure impiegato all'interno di una cella a combustibile; in entrambi i casi l'impatto ambientale è minimo (l'unica emissione è l'acqua), ma nel secondo il vantaggio risiede nei rendimenti elevati.

Le celle a combustibile, o fuel cell, sono dei dispositivi che permettono di trasformare, senza ricorrere alla combustione, l'energia chimica del combustibile direttamente in energia elettrica.

L'idrogeno in alimentazione si combina, all'interno della cella a combustibile, con l'ossigeno dell'aria per produrre una molecola d'acqua ed energia elettrica.

Si pone però il problema di come ottenere l'idrogeno: in natura, infatti, non esistono giacimenti di questo elemento ed è quindi necessario produrlo. I metodi di produzione attuale, per essere competitivi dal punto di vista economico, utilizzano come materia prima i combustibili fossili. L'unica alternativa valida, disponibile ed ecologicamente sostenibile è l'elettrolisi: questo processo utilizza una cella elettrolitica, alimentata da corrente continua, tramite la quale avviene la scissione di una molecola d'acqua in due molecole di idrogeno ed una di ossigeno. Affinché questo processo sia sostenibile dal punto di vista ambientale e conveniente, è necessario che l'energia elettrica indispensabile alla cella venga prodotta da fonti di energia rinnovabili (eolico, fotovoltaico, biomasse o idroelettrico).

Per dire che l'era ad idrogeno è veramente alle porte bisogna interpretare questa tecnologia in chiave rinnovabile. Solo così potremo dare vita ad un futuro pulito per le generazioni future e affermare che... l'era ad idrogeno è qui.

Caratteristiche

• Dimensioni: 70 x 70 x 15 mm
• Peso fuel-cell: 150 g
• Superficie attiva degli elettrodi: 16 cm²
• Capacità dei serbatoi: Volume H₂= 20 cm³; Volume O₂= 10 cm³
• Pannello solare: 2,2V - 500mA
• Potenza necessaria per l'elettrolisi: 1W
• Potenza in modalità di elettrolisi inversa (fuel-cell): 200mW
• Tensione a circuito aperto in uscita fuel-cell: 1V
• Corrente di corto circuito in uscita fuel-cell: 140-200mA
• Tempo necessario per caricare il serbatoio dell'idrogeno: 10 min
• Tempo di funzionamento: 70 min a seconda del carico
• Ambiente di funzionamento: Temperatura e pressione ambiente

Contenuto della confezione

Il kit didattico "Rew-Power da assemblare" consta di pezzi appositamente studiati per essere applicati nell'insieme, ne è pertanto sconsigliato l'uso separato.
Il kit è composto dai più pezzi elencati che consentono l'utilizzo del kit in modo completo:

• Rew-Power (fuel-cell)
• Erogatore di acqua distillata
• Serbatoi inerti in policarbonato
• Modulo fotovoltaico
• Circuito doppio LED blu

Funzionamento

Il funzionamento della fuel-cell reversibile è estremamente semplice, ma data la delicatezza dell'oggetto è consigliato l'uso solo da ragazzi con età superiore ai 18 anni o di età inferiore ma seguiti nelle operazioni di utilizzo da un adulto.

"Rew-Power da assemblare" può funzionare sia come elettrolizzatore e produrre il combustibile idrogeno, sia come fuel-cell ed alimentare un carico di LED blu grazie alla corrente elettrica prodotta dalla combinazione idrogeno-ossigeno all'interno della cella.

L'ossigeno e l'idrogeno vengono prodotti collegando un pannello solare fotovoltaico alla cella a combustibile piena di acqua distillata ed illuminando il pannello fotovoltaico. La corrente elettrica del pannello sarà sufficiente a produrre l'elettrolisi dell'acqua (scomposizione in idrogeno ed ossigeno).

Principi ed uso

"Rew-Power da assemblare", una volta assemblata secondo le dettagliate istruzioni e manuale d'uso, è una cella a combustibile (fuel-cell) che in una prima fase è in grado di funzionare come elettrolizzatore, scindendo la molecola dell'acqua in idrogeno ed ossigeno attraverso l'elettrolisi. In una seconda fase il dispositivo trasforma l'energia chimica dell'idrogeno direttamente in energia elettrica grazie ad un processo chimico molto semplice quanto efficace, l'elettrolisi inversa.

La particolarità di tale cella sta nel fatto di poter funzionare alternativamente in 2 modalità, elettrolisi (divide acqua distillata in idrogeno e ossigeno) ed elettrolisi inversa (ricombina idrogeno con ossigeno riottenendone energia elettrica). Le reazioni che avvengono all'interno della cella a combustibile reversibile sono delle ossidoriduzioni:

Modalità elettrolisi (elettrolizzatore):

• Reazione Anodica (ossidazione): H₂O ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e^-
• Reazione Catodica (riduzione): 2 H⁺ + 2 e^- H₂

Modalità elettrolisi inversa (fuel cell):

• Reazione Anodica: H₂ 2 H⁺ +e^-
• Reazione Catodica: ½ O₂ + 2 H⁺ + 2 e^- H₂O

"Rew-Power da assemblare" è composto da una cella a combustibile reversibile, la quale sfrutta una membrana a scambio protonico (PEM, Proton Exchange Membrane) in grado di favorire sia la reazione di elettrolisi che il processo inverso. Utilizzando la fuel cell è possibile, alimentando il dispositivo con acqua distillata e fornendo energia elettrica mediante un pannello fotovoltaico, produrre piccole quantità di idrogeno. Una volta accumulata una certa quantità di combustibile, collegando la fuel cell al motorino elettrico, è possibile dare inizio alla reazione inversa: si ha produzione di energia elettrica che, macroscopicamente, si manifesta con l'alimentazione di un piccolo carico elettrico come i LED blu forniti nel kit.

L'era dell'idrogeno

La nostra civiltà consuma combustibili fossili 100.000 volte più velocemente di quanto si riesca a renderne disponibili. Sorgono molti interrogativi sulle scorte mondiali e soprattutto se siano in grado di soddisfare la crescente domanda di energia. Con incertezze geopolitiche nei paesi produttori di petrolio, insufficienti capacità di raffinazione, la nostra economia globale è sotto pressione. Il petrolio è importante per il benessere di tutte le nazioni, quindi le nuove tecnologie che possono ridurre la dipendenza dall'importazione del petrolio diventano strategiche.
Le preoccupazioni sulla sicurezza nazionale, incoraggiano gli scienziati di tutto il mondo a sviluppare nuove tecnologie come le celle a combustibile ad idrogeno.
Effettivamente, l'idrogeno è la sostanza più abbondante nel nostro universo e contiene la più alta densità energetica. Questo carburante, privo di carbonio, può essere prodotto indifferentemente utilizzando fonti energetiche tradizionali o rinnovabili come quella solare o eolica. Una volta prodotto, l'idrogeno può essere riconvertito in energia sfruttabile in numerose applicazioni, inclusi i veicoli. Questo significa che il carburante che usiamo quotidianamente può essere prodotto localmente e in quantità illimitata.