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Titolo: Metallurgia reversibile "green" dell'ALLUMINIO. Stoccaggio di elettricità a grande scala

da un 3D di altro NG.
 
 
La metallurgia classica, anche elettrolitica, 
dell'ALLUMINIO, presenta forti emissioni di CO2 anche 
qualora alimentata da elettricità green.
Questo è dovuto al fatto che il bagno di criolite è 
alimentato ad allumina (Al2O3) e quest'ultima all'anodo 
sviluppa una reazione "Oxygen evolving".
Ora a quella T e in quell'elettrolita, non si trova nessun 
anodo abbastanza nobile e disponibile da produrre ossigeno. 
Si usa invece un anodo SACRIFICALE di carbone, che viene 
ossidato a CO2.
 
Il problema è disporre di una fonte di alluminio ossidato 
PRIVA DI OSSIGENO.
Un materiale tipico sarebbe AlCl3 anidro.
Un tale elettrolita, una mistura di AlCl3 ed altri fondenti 
inerti, tipo KCl o NaCl o LiCl o varie combinazioni (tra 
l'altro molto più facilmente fondenti della criolite, ergo T 
inferiori), all'anodo non sviluppa ossigeno, ma CLORO 
elementare. Ora il cloro attacca la grafite, lentamente, ma 
non in maniera altrettanto distruttiva (e può venire 
rigenerata, perché non produce emissioni di carbonio 
volatile). Quindi un anodo non nobile (es. Iridio, Rodio, 
Platino ed altra roba di nicchia) ma di banale grafite, può 
resistere a lungo all'azione del cloro secco.
Il cloro stesso è un sottoprodotto di pregio in chimica 
organica e può anche essere fissato in disinfettanti, o 
usato come comburente di accumulo (liquido, in bombole di 
ferro dolce).
Sottolineo la necessità di gestione del cloro vista la 
percentuale di cloro presente nella risorsa base (AlCl3), 
che ha appena il 22,5 % di Al e ben il 77,5 % di cloro !
 
Qui :
https://patents.google.com/patent/CN103708518A/en
 
è menzionata
 
la sintesi di AlCl3  ANIDRO usando il tionile cloruro (SOCl2)
a partire dal sale idrato, facilmente ottenibile
 
1)  Bauxiti varie + HCl conc => [Al(H2O)6]Cl3  cloruro di 
alluminio esaidrato
 
2)  [Al(H2O)6]Cl3  +  6 SOCl2  =>  AlCl3  +  6 SO2  +  12 HCl
 
il processo procede a T tiepida e pressione lievemente < 1 Atm
 
 
SO2  ed  HCl  andrebbero condensati dai fumi, ovviamente.
HCl è riciclato nel processo 1)
 
SO2 deve venire elettroliticamente ridotto, ad es. a ZOLFO 
elementare.
 
ci sono anche altri modi : riduzione totale con IDROGENO.
SO2  +  3 H2  =>  H2S  +  2 H2O
e ricombinazione (simproporzione)
SO2  +  2 H2S  =>  3 S  +  2 H2O
 
forse riduzione PARZIALE con IDROGENO
SO2  +  2 H2  =>  S  +  2 H2O
 
sintesi del cloruro di tionile dallo zolfo e cloro (con 
limitata quantità di vapore, anche multistadio).
Questo processo è molto fattibile ma un po' complicato 
(spesso come intermedi usa S2Cl2 e SCl2, da sottoporre a 
idrolisi parziale).
Chiaramente il cloro per noi è gratis, avendone prodotto 
valanghe dall'elettrolisi di AlCl3 anidro.
 
SO2  +  Cl2  +  SCl2  ==>  2 SOCl2
(è il processo più interessante)
 
 
Altri studi : 
https://www.osti.gov/doepatents/biblio/864785
 
 
https://patents.google.com/patent/CN1482064A/en
 
P.S. questo brevetto cinese NON MI CONVINCE per niente !
dubito davvero molto che i precipitati che si formano per 
aggiunta di etanolo alla soluzione acquosa di AlCl3·6 H2O 
sia AlCl3 anidro. Saresse troppo bello eh.
 
____________________________________________________
 
ora proviamo a fare un BILANCIO totale
 
1) elettrolisi
2 AlCl3  ==>  2 Al  +  3 Cl2
 
2) preparazione AlCl3 anidro
2 [Al(H2O)6]Cl3  +  12 SOCl2  =>  2 AlCl3  +  12 SO2  +  24 HCl
 
3) riduzione parziale di una parte (metà) della SO2 a zolfo 
(consuma IDROGENO)
6 SO2  +  12 H2  ==>  6 S  +  12 H2O
 
4) sintesi del dicloruro di zolfo (consuma cloro)
6 S  +  6 Cl2  ==>  6 SCl2
 
5) sintesi del cloruro di tionile
6 SO2  +  6 Cl2  +  6 SCl2  ==>  12 SOCl2
 
6) decomposizione elettrolitica (in acqua, a T. ambiente), 
anodo di carbone, catodo nobile non consumabile
24 HCl aq.  ==>  12 H2  +  12 Cl2
 
________________________________________________________
equazione LORDA complessiva
 
2 AlCl3  +  2 [Al(H2O)6]Cl3  +  12 SOCl2  +  6 SO2  +  12 H2 
   +  6 S  +  6 Cl2  +  6 SO2  +  6 Cl2  +  6 SCl2  +  24 HCl
========================================================
2 Al  +  3 Cl2  +  2 AlCl3  +  12 SO2  +  24 HCl  +  6 S  + 
12 H2O  +  6 SCl2  +  12 SOCl2  +  12 H2  +  12 Cl2
 
_______________________________________________________
equazione NETTA complessiva
 
2 [Al(H2O)6]Cl3
===========================
2 Al  +  3 Cl2  +  12 H2O
 
più consumo di energia ELETTRICA in due step (l'elettrolisi 
di AlCl3 anidro e l'elettrolisi acquosa di HCl)
Il ciclo ha un bilancio di materia CHIUSO e stocca 
elettricità potenziale
in una PILA ad alto voltaggio (anodo di alluminio e catodo 
di cloro) con circa  1,35 − (−1,66) = +3,01  Volt in sol. 
acquosa.
 
pregi
* uso di elementi abbondantissimi
* uso di elementi eco-compatibili in parte (ma in caso di 
distruzione, SO2 e Cl2 sono gas letali)
* nessun consumo a perdere di nessun elemento : è un ciclo 
chiuso, ossia una batteria reversibile, anche se non 
DIRETTAMENTE reversibile, ma con reversibilità realizzata a 
6 stadi distinti in processi separati.
Anche la "carica" e la scarica elettrochimica sono processi 
distinti.
 
difetti
* gestione di grossi volumi di cloro liquido (fattibile, per 
carità, ma pur sempre delicato). Bombole di ferro dolce sono 
adeguate per il cloro ANIDRO, che passiva il ferro e non 
attacca oltre).
* gestione di grossi volumi di SO2 gassosa, da liquefare 
anidra. HCl invece può essere assorbito con torri a lavaggio 
di acqua banale.
HCl condensa a −85,05 °C  SO2 condensa a −10 °C. Sicché la 
liquefazione FRAZIONATA, selettiva, dei vapori del processo 
N° 2 non dovrebbe essere difficoltosa, lavorando sui −15/−20 
°C, magari con compressione. Temperature banali anche per un 
freezer scadente, diciamo, a due stelle. Questo è 
importante, perché i due gas vanno divisi PRIMA, in uno 
scrubbing ad acqua, verrebbero solubilizzati ENTRAMBI (anche 
se HCl è MOLTO più solubile di SO2, che però è cmq parecchio 
solubile anch'essa).
 
Questo processo EVITA totalmente la necessità della CRIOLITE 
(artificiale, ricordiamolo), la gestione dell'acido 
FLUORIDRICO, e soprattutto evita il consumo degli anodi di 
carbone degli smelters.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-- 
1) Resistere, resistere, resistere.
2) Se tutti pagano le tasse, le tasse le pagano tutti
MarioCPPP


Va bene. Interessante.
E se io ora te ne dicessi una?
Riduzione di Bauxite con Mg? :-) 
Che mi rispondi? 
 
--
Wakinian Tanka 

 Wakinian Tanka


 Wakinian Tanka


 
Ciao. 
 
--
Wakinian Tanka 

 Ciao.


 
Ma dipende dalla T: le curve di Mg e Al si incrociano verso i 1550ºC: al di sotto di questa T è Mg che riduce Al_2O_3, al di sopra è Al che riduce MgO. 
Ciao 
 
--
Wakinian Tanka 


Ma il ferro dolce viene usato, per le bombole? E' abbastanza resistente (ad un peso accettabile) ?
Ciao.
 
--
Wakinian Tanka

 Wakinian Tanka


 (in miscela, NON PURI !) e praticamente involatili.
...
Sei una miniera di informazioni! Ma dove le hai trovate queste su AlCl3 in particolare ? O hai proprio fatto l'esperimento?
Ciao. 
--
Wakinian Tanka


entrambe le cose, ma in pratica, per fare le "Friedel & 
Crafts" (specialmente alchilazioni, ma anche acilazioni), 
normalmente anche se hai il cat. già attivo (AlCl3 anidro), 
in genere apri e chiudi sto barattolo è sempre un po' umido.
 
La cosa migliore è metterne un cucchiaino sul fondo della 
provetta, scaldare su bunsen diretto e poi raccogliere 
l'anello di cristalli sublimati che si deposita qualche cm 
sopra, che tende ad essere più anidro della mistura (il 
vapore può a volte condensare più in alto, e se il caso 
conviene levarlo con la carta assorbente prima di raspare 
via il cat. attivo).
 
Quindi è una sostanza con un'intervallo di fase liquida 
molto ristretto, una volta che demolisci il reticolo e formi 
il "dimero" non polare, sublima facilmente



Grazie.
Ciao.
 
--
Wakinian Tanka