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Titolo: Elettrolisi -> H2 -> cella a combustibile

 
Consideriamo il seguente processo:
 
- Forniamo *x KWh* da cui via elettrolisi otteniamo *1 Kg H₂*
 
- Forniamo questo Kg ad una cella a combustibile e si producono
in uscita *y KWh*
 
Grosso modo, tanto per capire quanto valgono x e y?
 
In mezzo ci saranno sicuramente altri processi che non ho considerato,
tipo energia necessaria per stoccaggio dell'idrogeno prodotto, quindi ad
esempio, liquefazione, o pressurizzazione, immagino siano processi
assolutamente non trascurabili anzi presumibilmente grandemente
energivori... però prima di affrontarli mi piacerebbe capire le cose
semplici, chiedo perché ho trovato numeri che non mi tornano per cui
per il momento ignoriamo questo passaggio. In sintesi:
 
1. quanta energia serve più o meno per ottenere via elettrolisi un Kg di
H₂
 
2. quanta energia si può ricavare da 1 Kg di H₂
 
 
 
PS.
Se aveste anche qualche link a siti decenti...
Cercando in Italiano, inciampo in siti del cavolo, creati
automaticamente e senza nè capo nè piedi... maledizione

 - Forniamo *x KWh* da cui via elettrolisi otteniamo *1 Kg H₂*
 
 
da  
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_splitting
 
 
Currently energy efficiency for electrolytic water splitting 
is 60% - 70%
 
=================================================================
 
da  
https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell
 
 
The energy efficiency of a fuel cell is generally between 40 
and 60%; however, if waste heat is captured in a 
cogeneration scheme, efficiencies of up to 85% can be obtained.
Tuttavia, al paragrafo
https://en.wikipedia.org/wiki/Fuel_cell#Comparison_of_fuel_cell_types
 
 
Alkaline fuel cell Aqueous alkaline solution; size : 10–200 
kW;  T < 80;  cell : 60–70%;  system : 62%
 
Tubular solid oxide fuel cell (TSOFC) 	O2−-conducting 
ceramic oxide 	< 100 MW 	850–1100°; 	60–65% 	55–60%
 
Planar solid oxide fuel cell 	O2−-conducting ceramic oxide 
< 100 MW 	500–1100 	60–65% 	55–60%
 
https://en.wikipedia.org/wiki/High_Temperature_Proton_Exchange_Membrane_fuel_cell
 
cell efficiency up to 63 %
 
============================================================
 
Facciamo di assumere il 65 % di resa per l'elettrolizzatore, 
il 65 % pure per la cella, e di levare qualcosa per il 
compressore (e di non conteggiare il recupero termico né 
nella cella né nel compresore ... ma qualcosa si può fare in 
realtà).
Otterremmo un 42,25 % un po' magrolino in effetti.
Però si tratta di un'efficienza "round trip", ossia tutto 
incluso. Col recupero termico, non so, magari si arriva al 45 %.

Wikipedia è una miniera d'oro, ma in genere le pagine 
italiane sono solo un sottoinsieme più scarno e meno 
aggiornato di quelle in inglese (e l'aggiornamento si sente 
in questi temi).
Io ho impostato nei motori di ricerca en.wikipedia e quella 
in italiano normalmente non la guardo proprio più.
 
P.S. : il riferimento al kg di idrogeno è inessenziale, è 
sufficiente moltiplicare i due rendimenti, assodato che 
l'idrogeno è solo una tappa intermedia di un processo 
complessivo che, a meno delle dispersioni, è una funzione di 
stato termodinamica.
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
MarioCPPP
 

 stato termodinamica.
 
Scusa Mario, ma è inessenziale fino ad un certo punto, a
me interessava proprio far riferimento al Kg di idrogeno,
sai dove posso trovare informazioni più specifiche sulla
mia domanda?


Io ho trovato questo schemino:
 
https://qph.cf2.quoracdn.net/main-qimg-a1b23e5cbdec34bcc066d3e8b428a18b-pjlq
 
 
Dice che 1Kg di idrogeno potenzialmente richiede 33.3 KWh
per essere prodotto, quindi al 100% di rendimento, poi però
visto che il rendimento anche lì risulta circa quello che
riportavi anche tu (67%) ecco che servirebbero circa 50 KWh.
 
Ora abbiamo questo Kg di idrogeno... e ci sono serviti vuoto
per pieno 50 KWh per produrlo in modo "pulito" da elettrolisi.
 
Nella tabellina sopra sembra che siano necessari altri 15 KWh
per pressurizzarlo a 700 bar. Per cui ci presentiamo alla cella
avendo speso 65 KWh/Kg di idrogeno.
 
Bene, preso per buono il rendimento delle celle a combustibile,
sul 65, ma facciamo pure il 60% abbiamo sto Kg di idrogeno che
se il processo fosse al rendimento ideale del 100% ho trovato
una produzione di 33 KWh (gli stessi che dovevano essere immaessi
inizialmente per generarlo da elettolisi ideale al 100%), mentre
applicando il rendimento del 60% si avrebbe un circa 20 KWh finali.
 
 
Verifico la tua stima di rendimento del 45%.
Eravamo partiti da 65 kWh forniti (inizialmente e durante il processo
alla pressurizzazione) e ne otteniamo 20 KWh finali.
 
20/65*100 ~ 30%
 
Sembra più basso... ma forse nel tuo conto on avevi considerato la
pressurizzazione, ora non ricordo.
 
Vediamo:
 
50 KWh per 1Kg non pressurizzato... quindi:
 
20 / 50 * 100 ~ 40%
 
Va be' sì dovremmo esserci... o no?

 Va be' sì dovremmo esserci... o no?
 
sul consumo energetico della pressurizzazione non ho la più 
pallida idea perché non me ne ero mai interessato. Prendo 
per buona la tua stima quindi.
 
 
Sì lo so, i rendimenti "round trip" non sono esaltanti.
Ha un senso imbarcarsi questo solo quando ci sia un 
sovradimensionamento degli impianti di produzione tali che 
nel periodo di picco ci sia un surplus che ha un valore 
commerciale ZERO dell'energia.
 
Insomma lo scenario è un po' come l'altro 3D dove si parla 
di termovalorizzare il metano ricavato dalla "merda" (che ha 
persino valore negativo, ossia è un costo).
 
Se il surplus di picco non sussiste o è esiguo, col recupero 
energetico da stoccaggio non ammortizzerai nemmeno gli impianti.
