Home Tecnologia Powerpaste, idrogeno a due ruote secondo Fraunhofer

Powerpaste, idrogeno a due ruote secondo Fraunhofer

24
CONDIVIDI
powerpaste
POWERPASTE

Non l’avesse invetata uno dei più prestigiosi istituti europei, il tedesco Fraunhofer Institute, Powerpaste potrebbe sembrare l’invenzione truffa di un millantatore di provincia. Invece una comunicazione ufficiale del Fraunhofer ci informa che un gruppo di suoi ricercatori ha messo a punto un sistema per immagazzinare idrogeno senza bombole a 700 bar, bensì imprigionato un una sorta di “melma” grigia a base di idruro di magnesio. “Powerpaste” appunto. Immagazzina l’energia dell’idrogeno a una densità 10 volte maggiore di una batteria al litio, offrendo ai veicoli a celle a combustibile a idrogeno la capacità di viaggiare più lontano di quelli a benzina e fare rifornimento in pochi minuti.

powerpaste
Un prototipo di scooter ad idrogeno presentato anni fa da Suzuki

Powerpaste in cartuccia per moto e scooter?

powerpaste

Se i serbatoi ad alta pressione dell’idrogeno in forma gassosa possono trovare una collocazione all’interno di un’auto, e ancor più facilmente di un camion o un di autobus, non possono certo equipaggiare veicoli più leggeri, come scooter e moto. Powerpaste viceversa consente di stoccare l’energia dell’idrogeno in “cartucce”. La pasta, miscelata ,con acqua, genera poi una reazione chimica che libera l’idrogeno da utilizzare nelle celle a combustibile per alimentare un motore elettrico.

Così nasce l’idruro di magnesio

Il sistema è stato messo a puto da un team del Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology e Advanced Materials IFAM di Dresda. Per produrre la pasta, il magnesio viene combinato con l’idrogeno a circa 350 ° C e da cinque a sei volte la pressione atmosferica per formare l’idruro di magnesio. Un estere e un sale metallico vengono aggiunti per completare il processo e formare una sostanza viscosa grigia che può essere caricata nelle cartucce.

Dieci volte più energia delle batterie al litio

Nella forma Powerpaste, è completamente stabile a temperature fino a 250 ° C (482 ° F). Trasporta 10 volte l’energia di un peso simile in batterie al litio e sostanzialmente più di un serbatoio H2 da 700 bar dello stesso peso. I ricercatori affermano che i veicoli che funzionano con un propulsore Powerpaste possono aspettarsi un’autonomia “paragonabile – o addirittura superiore – alla benzina”.

Powerpast+acqua uguale idrogeno

Quando arriva il momento di rilasciare l’energia, un meccanismo a stantuffo estrude la pasta in una camera dove reagisce con l’acqua per rilasciare idrogeno a una velocità controllata dinamicamente, che quindi alimenta una cella a combustibile per creare energia elettrica con cui far funzionare un propulsore EV. Parte dell’impressionante densità energetica della pasta deriva dal fatto che metà dell’idrogeno rilasciato proviene dall’acqua con cui reagisce.

powerpaste
Il team Fraunhofer ha costruito e testato questo prototipo di generatore di corrente utilizzando una cartuccia Powerpaste e una cella a combustibile PEM da 100 watt

Fare rifornimento di carburante a uno scooter con Powerpaste, per esempio, sarebbe questione di estrarre la cartuccia e sostituirla con una piena in una stazione di servizio. La cartuccia potrebbe essere delle dimensioni di una  bombola di gas da campeggio. Il team di Fraunhofer parla di utilizzarlo in grandi droni, moltiplicando il loro tempo di volo.

In altre applicazioni potrebbe essere più semplice pompare il materiale in un serbatoio, ad esempio in auto e camion a celle a combustibile, aerei e applicazioni più grandi. Il team afferma che questa sostanza fangosa può essere fornita tramite linee di riempimento standard con “attrezzature relativamente economiche”.

4 tonnellate all’anno per cominciare

Fraunhofer IFAM sta costruendo un impianto di produzione di Powerpaste presso i propri stabilimenti, che aprirà entro la fine dell’anno e avrà la capacità di produrre fino a quattro tonnellate di pasta all’anno per i programmi pilota e la valutazione del settore. Ha anche un generatore di corrente attivo e funzionante sul banco di prova in laboratorio.

Molti punti interrogativi sul processo

Tuttavia, rimangono delle domande. Cosa succede al magnesio quando la pasta viene consumata? Viene riciclato nuovamente nel processo? I dati sulla densità energetica sopra citati tengono conto dell’intero sistema richiesto o solo dello stoccaggio del carburante? Quanta acqua usa per una data quantità di energia e quanta acqua va aggiunta facendo il pieno?

powerpaste

Quanto è efficiente dal punto di vista energetico il processo di produzione di questa pasta? Non dimentichiamo che  uno dei nei dell’ l’idrogeno verde nei sistemi a celle a combustibile è il suo uso orribilmente inefficiente di energia pulita. Conservando energia pulita in una batteria se ne recupera oltre il 90%  alla ruota. Conservandolo in idrogeno almeno la metà va dispersa nei processi necessari a ricavarlo.

Bilancio energetico e costi? Tutto da vedere

La produzione di Powerpaste richiede calore, pressione e processi industriali, tutti energivori. Producendo Powerpaste solo con energia pulita, sembra ancora un carburante sostenibile e facile da trasportare ed erogare nelle stazioni di servizio. Ma con gli attuali mix energetici sembrerebbe una soluzione energicamente ancor più svantaggiosa e inquinante dell’idrogeno gassoso. C’è infine la questione dei costi, sulla quale il team del Fraunhofer non si è espresso. Vedremo.

— Vuoi far parte della nostra community e restare sempre informato? Iscriviti alla Newsletter e al canale YouTube di Vaielettrico.it —

 

Apri commenti

24 COMMENTI

  1. Idruro di magnesio: …forse …una vera bomba:

    ” …l’idruro di magnesio è una sostanza che reagisce molto facilmente e violentemente con l’acqua, presentando la capacità di esplodere in concentrazioni più elevate…
    perché la sua reazione esotermica genera abbastanza calore per accendere il gas idrogeno rilasciato nella reazione di decomposizione, portando a una reazione a catena piuttosto pericolosa …”

    https://questionofwill.com/6150-magnesium-hydride-formula-chemical-structure-and-properties

    • Ricordiamoci anche, prima di effettuare il rifornimento alla pompa del carburante, di toccare con la mano nuda una qualsiasi parte metallica della tua auto lontana il più possibile dal bocchettone del carburante per scaricare l’elettricità statica del corpo. La mancata o non completa eliminazione dell’elettricità statica, può far infiammare vapori della benzina.
      Ricordiamoci anche di non rientrare nel veicolo durante il rifornimento della benziina perché ricaricheresti il tuo corpo di elettricità statica. Se proprio devi rientrare, scarica di nuovo l’elettricità statica prima di toccare la pistola erogatrice.

  2. Si, ma a casa mia riesco a fare il pieno con quello che produco io?

    E quali apparecchiature tecnologiche occorre aggiungere a casa propria rispetto alla semplice spina per ricaricare le auto elettriche a batteria?

        • Fondamentale è avere la curiosità per approfondire le problematiche.
          Poi bisogna avere chiara la strategia per risolvere i problemi. Diversamente si cola a picco.

          In Svizzera stanno facendo ricerca su tutti gli ambiti applicativi dell’idrogeno.
          I ricercatori dell’EPFL hanno creato un concentratore solare in grado di produrre grandi quantità di idrogeno pulito, che utilizza una quantità minore dei materiali rari e costosi necessari per produrre idrogeno, pur mantenendo un’elevata efficienza solare-idrogeno. La loro ricerca è stata portata alla scala successiva con una struttura pilota installata nel campus dell’EPFL che ricarica le Toyota Miari nel cortile dell’università.
          Questa è la testa del dispositivo è un catalizzatore su cui converge il fuoco dei raggi luminosi, l’alimentazione è fotovoltaica e lì avviene il passaggio dell’acqua che si scinde in ossigeno ed idrogeno, il tutto delle dimensioni di una piccola piastrella. Ovviamente ci vuole lo specchio ustore parabolico riflettente attorno. hanno fondato una start up che si chiama SoHHytec, a breve vedremo stazioni di servizio in Svizzera con questo dispositivo ovunque. Questo dispositivo è in grado di trasformare l’energia solare in idrogeno con un tasso di conversione del 17% e una densità di corrente e potenza senza precedenti, ma sopratutto è stabile per le gestione dello stoccaggio in bombole.
          Con tempo soleggiato, il sistema può generare fino a 1 chilogrammo di idrogeno al giorno, che è carburante sufficiente per un’auto alimentata a idrogeno per percorrere 100-150 chilometri.
          https://houseofswitzerland.org/it/swissstories/ambiente/svizzera-il-futuro-della-mobilita-e-scritto-con-lidrogeno
          https://www.sohhytec.com/

    • Non ci sono solo idrogeno, idrogenodotti, idrolizzatori ed elettrolizzatori.
      Anche il metanolo è una nuova via dell’elettrico fuelcell da percorrere.
      Roland Gumpert ex Audi Sport (progettò la 4 Gruppo S) che ha realizzato Nathalie, l’elettrica a celle a combustibile a metanolo della società danese Blue World Technologies.
      Nathalie di Roland Gumpert è la prima auto elettrica con tecnologia a celle a combustibile a metanolo.
      In tre minuti si fa il pieno velocemente e senza rischi.
      Prestazioni?
      Velocità massima di 300 km/h, 0-100 km/h in 2,5 secondi, autonomia di 850 km.

      Blue World Technologies
      https://www.blue.world/the-fuel-cell/

      Applicazioni delle fuelcell metanolo
      https://www.youtube.com/watch?v=w9nJMhB_RNQ

      Roland Gumpert
      https://www.youtube.com/watch?v=a-67ortBtCA
      https://www.youtube.com/watch?v=lUhLJnDspw4

  3. Quando ogni persona avrà la possibilità di auto prodursi idrogeno a costi accettabili (o almeno pari al fotovoltaico) e quando la conversione dell’elettricità nel vettore idrogeno e la sua ulteriore riconversione in elettricità avranno un efficienza accettabile forse ne parleremo.

    • Il problema non è quello come puoi vedere:

      https://fuelcellsworks.com/news/epfl-technology-allows-hydrogen-refueling-stations-for-everyone/
      https://actu.epfl.ch/news/record-solar-hydrogen-production-with-concentrated/

      Il problema non è la produzione di idrogeno solare utilizzando cicli termochimici alimentati da energia solare concentrata, ma il suo stoccaggio sicuro, efficiente dal punto di vista energetico e ad alta densità dell’idrogeno ottenuto.

      Quello che non sappiamo è la densità gravimetrica della Powerpaste, ovvero quanti Wh/kg ha.

      Il problema delle batterie è che ci liberiamo della dipendenza dal petrolio per cadere in quella del litio, del cobalto, del nichel, del manganese, del rame, della grafite, dell’alluminio e delle terre rare.

      Materiali oggi non preziosi, che con l’esplosione del mercato mondiale potrebbero diventarlo, trasferendo soltanto ad altre aree, poco affidabili geopoliticamente, maggiori problemi di quelli che oggi viviamo per le risorse petrolifere.

      In una batteria al litio da 60 kWh ci sono 10 chilogrammi di litio, dai 10 ai 30 chilogrammi di cobalto, 60 kg di Alluminio, 60 kg di Grafite, 30 kg di Rame, circa 24 chilogrammi di Nichel e 22-24 kg di Manganese. Materiali fondamentalmente riciclabili se fossero disponibile in quantità necessaria a soddisfare un domanda in crescita che non sappiamo dove arriverà.

      Per questo, il vettore energetico idrogeno prodotto da fonte rinnovabile solare con idrolizzatori che arrivano al 20% di rendimento saranno sempre più necessari come le tecnologie per stoccarlo senza ricorrere a bombole e circuiti per alte pressioni, costosi e pesanti.

      Bisogna sviluppare altre tecnologie, non una sola ed unica tecnologia che nel giro di pochi anni non basterà a tutti e sarà destinata ad aumentare di prezzo.

      • Ci sono studi avanzatissimi di batterie che fanno a meno dei materiali da lei sopra elencati (che tra l’altro essendo riciclabili possono essere riutilizzati all’infinito).

        E poi chi ci dice che non ci siano altri giacimenti dei predetti materiali? Del petrolio si parlava del suo esaurimento già decine di anni fa, e (PURTROPPO) è ancora qui.

        Le batterie sono il “serbatoio”, l’energia elettrica il “combustibile”, una volta recuperato tutto il materiale per costruire un numero di batterie sufficiente (che nel tempo saranno sempre più piccole e performanti…..i cellulari ce lo insegnano) sarà solo una questione di riciclo/riprisitno, (non come i derivati del petrolio destinati alla combustione).

        Sicuramente la dipendenza da una sola tecnologia non è una bella cosa (lo abbiamo sperimentato in 100 e oltre anni di petrolio) ma almeno che sia una tecnologia che non butti via preziosa energia elettrica prodotta con impianti eolici/fotovoltaici/idroelettrici in un “fa e disfa l’è tut un lavurà”.

        In sintesi, sicuramente questa powerpaste è migliore dei serbatoi corazzati ma a mio avviso resta il problema principale è sempre il vettore, l’idrogeno……..non producibile a livello domestico ed esageratamente dispersivo (in tutta l’operazione si buttano via i 2/3 dell’energia).

  4. Questa Powerpaste è così fluida da poter essere stoccabile ovunque senza richiedere un’infrastruttura specifica dedicata all’idrogeno per la ricarica.
    Per il rifornimento non servono le complesse infrastrutture per l’idrogeno.
    Le stazioni di rifornimento potrebbero vendere cartucce o addirittura, considerata la fluidità, taniche di Powerpaste, poiché la pasta è così fluida da essere pompabile.
    I mezzi possono essere riforniti con estrema facilità da tutti.
    Aspettiamo di vedere la produzione industriale di Powerpaste presso l’impianto di produzione pilota attualmente in fase di sviluppo da parte del Fraunhofer IFAM che prevede l’inizio della produzione nel 2021, con una resa stimata di quattro tonnellate di Powerpaste all’anno e di conoscerne la resa energetica.
    Fuelcell a Powerpaste lo sviluppo più promettente della mobilità elettrica?
    Aspettiamo i dati di conversione energetica.
    Le tecnologie per produrre idrogeno verde da fonte solare e acqua già ci sono. Come scrisse Jules Verne, nel suo romanzo “L’isola misteriosa” nel 1874: “L’acqua sarà un giorno un combustibile. L’idrogeno e l’ossigeno di cui è costituita, utilizzati isolatamente, offriranno una sorgente di calore e di luce inesauribile”.

    • Ma che senso ha buttare via 60Kw di corrente per avere 1kg di idrogeno e fare 100km….

      ….quando con 60Kw in una batteria ne fai da 250 a 450????

      • Non si può semplificare un ragionamento sono in termini di efficienza della trasformazione energetica.
        Valutare solo un aspetto non rappresenta una strategia. È una carenza. Una limitazione di ragionamento.

        La perdita di energia nella trasformazione non è un problema se hai la tecnologia per scindere idrogeno ed ossigeno dall’acqua impiegando un elettrolizzatore.
        Nel fotovoltaico si perde dell’energia, solo il 20% dell’energia solare si trasforma in energia elettrica con un elettrolizzatore solo la metà di questa diventa idrogeno.
        Sommando i due processi si ha una efficienza complessiva del 10%: una parte su dieci dell’energia solare catturata da un pannello fotovoltaico diventa idrogeno.
        Oggi, ma a breve non sarà così.
        https://www.youtube.com/watch?v=uj-xFUnN96k&t=10s
        Il processo di trasformazione diventa sempre più efficiente e la tecnologia più flessibile e semplice.
        https://www.youtube.com/watch?v=uM4_-HwKvRs&list=PLN5KqDDPFOGNZWBYzRuSvH9IAdBdFqFAj&index=73
        L’idrogeno è una mera utopia?
        Non direi.
        https://www.greenandblue.it/2021/01/14/news/mike_strizki_dalla_mia_casa_all_auto_vado_solo_a_idrogeno_-281986042/
        Il vantaggio delle fuelcell rispetto alle elettriche a batteria è nell’assioma “Light is Right”.
        Da sempre, ogni progettista vuole migliorare i veicoli e i velivoli stabilendo nuovi record nel rapporto peso potenza, uniti ad un basso baricentro.
        Una vettura elettrica fuelcell con una limitata batteria tampone o addirittura senza, alimentata da idrogeno stipato non più in bombole a 900 atmosfere ma in una Powerpaste è il sogno di ogni progettista e impresa che vogliono realizzare vetture, motociclette e velivoli con peso limitato, elevata autonomia, velocità e praticità nel rifornimento, sicurezza.

        Sono off grid?
        Come faccio a ricaricare?
        Dove trovo la colonnina nel Deserto dei Gobi, nel Sahara, sulla Panamericana, in Africa?
        Mi basta inserire una cartuccia di Powerpaste nella motocicletta, ben più leggera, veloce e con maggior autonomia di un’elettrica a batterie, ed ecco fatto, due secondi e riprendo il mio viaggio ovunque nel mondo, anche se non ci sono colonnine di ricarica per le batterie.

        • Al di là del fatto che l’evoluzione delle batterie è in costante e continuo miglioramento (Zoe e Leaf ne sono la dimostrazione), la corrente elettrica è onnipresente sul pianeta terra, le stazioni di servizio preposte alla vendita di powerpaste non avranno mai la capillarità della corrente elettrica, e men che meno nel deserto del Gobi dove dice lei (forse li ci starebbe bene essendo soleggiato un impianto fotovoltaico).

          Poi la corrente me la posso produrre anche con un fotovoltaico a casa mia, la powerpaste no, perché devo essere schiavo di un futuro “petroliere” che farà il prezzo, il bello ed il cattivo tempo come vuole lui?

          Forse su aerei, navi potrebbe avere un senso, ma sulle auto l’unico senso che può avere è di creare una rendita a degli inutili parassiti che lucreranno (come lo fanno attualmente i petrolieri) su ogni singolo pacco, tubetto o bidone che sia.

          Confermo, per me questa è un ottima idea per permettere a coloro che non potranno più vendere benzina e gasolio di continuare a succhiarci il sangue vendendoci una cosa che non riusciamo a produrci da soli.

          L’acquisterò? Si, forse, quando avranno tolto dal mercato tutte le auto elettriche pure e mi punteranno la pistola per obbligarmi.

          • Il crescente fabbisogno energetico mondiale delle materie prime necessarie al confezionamento delle batterie potrà essere soddisfatto non per tutti.
            Per cui è necessario adottare una strategia indirizzata verso altre tecnologie, non su una sola tecnologia.

            L’idrogeno, l’elemento più leggero in natura ha un elevato contenuto energetico.
            Per fare un raffronto con la combustione della benzina, l’unità di massa liberata dalla combustione dell’idrogeno è il triplo di quella liberata dalla benzina.
            L’energia per unità di volume liberata dalla combustione dell’idrogeno gassoso (STP) è circa 1/2650 di quella liberata dalla benzina.
            L’energia per unità di volume liberata dalla combustione dell’idrogeno liquido è circa 1/3.4 volte quella liberata dalla benzina.
            Siamo di fronte ad un vettore energetico primario e leggero.

            Abbiamo a disposizione celle a combustibile, efficienti ed affidabili, dei veri e propri generatori elettrochimici che convertono direttamente l’energia chimica di un ossidante (idrogeno, metanolo, ecc.) in energia elettrica in grado di operare senza interruzione finché agli elettrodi vengono alimentati il combustibile (idrogeno) e l’ossidante (ossigeno o aria). Celle a combustibile con rendimenti del 83% o del 98% secondo i poteri calorifici inferiori o superiori dell’idrogeno.

            Abbiamo elettrolizzatori grado di estrarre idrogeno ed ossigeno dall’acqua con il solo apporto solare che arrivano a rendimenti del 20%.

            Abbiamo una nuova modalità di stoccaggio dell’idrogeno che non richiede il peso di bombole e circuiti in grado di resistere a 900 atmosfere.

            E puntiamo solo ed esclusivamente su un’economia basata sulle batterie al litio ed infrastrutture di rete?

          • Ma che discorso è? La corrente onnipresente? Mai stato in Africa? , E scusi, non siamo schiavi dei produttori di energia elettrica? Ben venga una nuova tecnologia che semplifichi il green, non tutti possono ricaricare da casa , poi i metalli usati x le batterie non sono illimitati e non li ricicli in eterno

  5. Una soluzione sicuramente interessante che come cita lo studio potrebbe essere usato su piccoli utilizzi ,scooter .
    Vedremo se almeno la parte più delicata dell’ utilizzo dell’ Idrogeno ( stoccaggio) verrà risolta ,

LASCIA UN COMMENTO

Inserisci il tuo commento!
Inserisci qui il tuo nome