Stoccaggio idrogeno

[daphni78]

Ciao a tutti ho una domanda da porvi. Secondo voi è possibili stoccare idrogeno (gassoso o liquido) in serbatoi di cemento?

[livingreen]

no

[leptone]

NO!

La caratteristica del cemento è quella di poter 'respirare',permettendo all'idrogeno di fuoriuscire lentamente dal serbatoio. Tra l'altro l'idrogeno,spesso usato proprio in accoppiata con il cemento,tende spesso a legarsi alla pasta cementizia facendogli acquisire capacità idrofughe,ma rendendolo leggermente fragile.
Lo stocaggio di idrogeno gassoso,e non liquido,è invece possibile grazie alla notevole massa pesante del cemento,sebbene sia necessario creare un involucro interno (resinoso?) che impedisca al gas di fuoriuscire passando tra una molecola e l'altra della sabbia cementizia.
Credo che il problema maggiore non sia tanto il contenitore,quanto la produzione di tale gas....... ">

[daphni78]

QUOTE (OggettoVolanteIdentificato @ 10/3/2008, 02:21)

La caratteristica del cemento è quella di poter 'respirare',permettendo all'idrogeno di fuoriuscire lentamente dal serbatoio. Tra l'altro l'idrogeno,spesso usato proprio in accoppiata con il cemento,tende spesso a legarsi alla pasta cementizia facendogli acquisire capacità idrofughe,ma rendendolo leggermente fragile.
Lo stocaggio di idrogeno gassoso,e non liquido,è invece possibile grazie alla notevole massa pesante del cemento,sebbene sia necessario creare un involucro interno (resinoso?) che impedisca al gas di fuoriuscire passando tra una molecola e l'altra della sabbia cementizia.
Credo che il problema maggiore non sia tanto il contenitore,quanto la produzione di tale gas....... ">

Ciao Oggetto Volante, ti ringrazio per la risposta e ti chiedo se puoi fornirmi dei links o delle referenze dove posso approfondire il problema.

[giorgio demurtas]

L'idrogeno ha una molecola piccolissima (un neutrone, un protone, un elettrone).
Riesce a passare nel reticolo cristallino dei metalli, come che fossero una spugna. Figuariamoci nel cemento!

[daphni78]

QUOTE (giorgio demurtas @ 10/3/2008, 10:24)

L'idrogeno ha una molecola piccolissima (un neutrone, un protone, un elettrone).
Riesce a passare nel reticolo cristallino dei metalli, come che fossero una spugna. Figuariamoci nel cemento!

Si ma Ogetto voltante afferma che allo stato gassoso è possibile stoccarlo in un contenitore di cemento. Tu che ne pensi?

[livingreen]

OVI ha detto che è possibile, ma solo se all'interno il serbatoio è rivestito. Cioè, come se ci fosse un altro serbatoio all'interno. Credo sia meglio che ti guardi i documenti ufficiali e la normativa per lo stoccaggio... prima di esplodere.

[leptone]

Il sistema usato è stoccarlo in serbatoi in pressione.
L'idrogeno liquido presenta ancora più difficoltà in quanto la temperatura richiesta è vicina allo zero assoluto. Per temperature così estreme servono materiali (acciai) particolari in grado di resistere allo stress termico e alla corrosione.
Si stanno studiando anche altri sistemi basati su idruri metallici, ma anche in questo caso siamo ancora lontani da una buona soluzione.
Quindi per riassumere, se metti idrogeno in un contenitore costruito in cemento.... farai una bella esplosione

Ely

[daphni78]

Solitamente l'idrogeno allo stato gassoso viene immagazzinato ad una pressione che raggiunge anche i 30-35 bar. Cercando in rete non ho trovato nessun articolo circa serbatoi in cemento per gas. Per cui da una prima analisi riterrei che non è possibile stoccare idrogeno allo stato gassoso in un serbatoio in cemento (spero di essere smentito).
Ho trovato invece che si realizzano serbatoi in cemento per stoccare gas naturale liquefatto (sebbene la struttura molecolare sia diversa secondo me la similitudine in grande linee può starci). Ora trascurando l'analisi energetica per portare e tenere l'idrogeno allo stato liquido, io direi che, almeno teoricamente, è allo stato liquido che l'idrogeno è immagazzinabile in un contenitore di cemento (anche in questo caso attendo smentite).

[livingreen]

L'acciao speciale con cui sono costruiti i serbatoi criogenici, a quelle temperature diventa fragile come vetro... tanto che sono dotati di manichette per l'acqua per scongelare i "rubinetti", che altrimenti ti si polverizzerebbero fra le mani. E non parliamo dei sistemi di mantenimento per evaporazione e dei sistemi di sicurezza...
Il calcestruzzo contiene umidità, e non credo resista a temperature inferiori ai - 20 gradi, e per i cementi speciali usati in Siberia ai -40 (viene protetto, comunque, da uno strato isolante): come se la caverebbe a -252,76°C ? E poi, come la fai la doppia camera col vuoto all'interno (dewar)?

[livingreen]

Dimentichi comunque l'enorme reattività dell'idrogeno... quindi, niente plastiche e polimeri, ad esempio, nemmeno come rivestimento interno.

In alcuni paesi extraeuropei,so per certo che riescono a stivare l'idrogeno gassoso in cavità naturali sotterranee. Gli strati del terreno sovrastanti,costituiti da rocce e filoni d'acqua,impediscono la fuoriuscita del gas verso l'alto.Certo è che non viene stivato in alta pressione,se non di poco.
Il cemento bene si presta a robustezza per quanto riguarda la pressione su cm^2, nell'ordine delle decine di Kg.
Diciamo che come involucro esterno puo' andar bene,sia per il basso costo,sia per la modellabilità.
C'è qualche materiale plastico, e ceramico,che bene si presta a fare da barriera alla molecola H2,a bassissima fuga insomma,da usarsi come involucro interno.
Tuttavia,lo stocaggio di idrogeno è sempre virtualmente pericoloso,e non è a portata del 'faidate'. A volte penso allo Zeppelin,che,nonostante le mille precauzioni,non tardo' a causare una sciagura aerea per un immotivata, e mai compresa a fondo, deflagrazione.
Pero' sarei curioso di sapere da daphni come intendeva produrre l'H, o se era mosso solo da studi di tecnologia dei materiali.

[livingreen]

Confermo, OVI. A moderata pressione, si usano cavità naturali... ma sono appunto sovrastate da centinaia di metri di roccia e terreno, e non hanno costi di costruzione.
I materiali ceramici dovrebbero essere usati nei serbatoi per auto, per eliminare il rischio di reazioni sul metallo di base

[daphni78]

Senza indagare altri sistemi di stoccaggio, il topic vuole analizzare la possibilità di stoccare idrogeno in un contenitore di cemento (per applicazioni stazionarie).
Quindi riassumendo:
- secondo alcuni è possibile stoccarlo (allo stato gassoso??) a patto che ci sia un involucro interno di materiale ceramico o plastico e se ben intuisco sarebbe questo involucro interno che dovrebbe resistere alla presione di 20-35 bar
-secondo una ricerca che ho fatto in rete ci sono contenitori di cemento per il gas naturale liquefatto (-165°C) e questo mi porta a dire che il cemento (probabilmente isolato termicamente) resiste a temperature minori ai -40°C.

Per chi è interessato può trovare qui un file sui serbatoi in cemento dal quale ho ricavato i dati prima detti.

@ OVI: voglio analizzare se il cemento come materiale è adatto allo stoccaggio di idrogeno, per cui almeno per ora, non mi interessa fare analisi energetiche sulla produzione e sullo stoccaggio di idrogeno

[livingreen]

"A liquefied gas storage tank has to fulfil three functions:
- The liquefied gas must be stored without leakage,
- The heat absorption of the gas must be kept as small as possible,
- The tank must be leaktight in both directions.

It has been found that concrete tanks with a suitable lining are very well suited to these requirements. The lining, which is subjected to wide temperature fluctuations, in many cases is of nickel steel sheet. Between the lining and the concrete wall thermal insulation is incorporated. Another very satisfactory solution is provided by a steel sheet in the concrete wall and insulation externally on the concrete wall."

Quindi:
-il calcestruzzo non è impermeabile, e va impermeabilizzato (per il GNL) con un controserbatoio in nichel
-deve esserci un isolamento termico fra il nichel ed il calcestruzzo. Sicuramente questo permette al calcestruzzo di non scendere alle temperature criogeniche (seppur relativamente alte, visto che si parla di solo -165°) e di conseguenza gli permette di conservare la resistenza meccanica.
Ti ricordo che anche a soltanto -180° (ossigeno liquido) un tubo di AISI 316 da due pollici e 8 mm di spessore, lo spezzi a mano con la stessa forza che usi per rompere un listello di abete da 4x4 cm... e lo so perchè l'ho visto.
A -252 gradi la cosa si fa ben più grave, considerando che l'armatura del calcestruzzo è metallica e non certo in acciaio legato.

Inoltre, se bisogna costruire una controstruttura metallica stagna (e quindi resistente anche alla pressione) forse i costi della costruzione in cemento sarebbero più elevati della costruzione soltanto metallica.

Per parlare della fattibilità bisogna partire dai dati progettuali richiesti dall'applicazione, ricordando che nei materiali più comunemente utilizzati nelle applicazioni alle basse temperature, le caratteristiche fisiche di conducibilità termica, calore specifico, coefficiente di dilatazione termica e di emissività, diminuiscono con la temperatura. Le caratteristiche meccaniche, come il modulo di elasticità, la resistenza alla rottura, la resistenza a fatica e il carico limite di snervamento, subiscono un incremento al diminuire della temperatura. Di particolare interesse è la resilienza e la duttilità che sono funzione della temperatura in dipendenza del tipo di struttura cristallina del materiale.

Naturalmente. il manufatto deve soddisfare le normative specifiche ed anche le prove distruttive.

[pablitosway]

P.a.s.t.a.

Salve a tutti, non vorrei ribadire qualcosa che forse le persone del forum già sanno ma l'università di Berkley in California ha iniziato un progetto di calcolo distribuito rigurado l'argomento: se voi vi collegate sul sito del BOINC e cercate il progetto hydrogen@home chiedendo la password dell'account a Jack Shulz potrete fare qualcosa di concreto riguardo l'argomento. Il progetto è a uso di privati e non è molto famoso come un SETI per il calcolo distribuito ma ESISTE.

[arpagone]

Secondo quanto appare nel video un grillo per la testa minuto 16:40 un modo per costruire serbatoi a basso costo c'è .
Beppe Grillo - Un grillo per la testa

Oltre ha caricare il suo furgone con un semplice tubo per aria compressa con attacco rapido , forse rinforzato con un guaina metallica esterna ...

livingreen"I materiali ceramici dovrebbero essere usati nei serbatoi per auto, per eliminare il rischio di reazioni sul metallo di base"
Perchè non li fanno cosi invece di usare tecnologie più costose tipo metallidruri ? Per limitarne l'utilizzo ?

[livingreen]

livingreen"I materiali ceramici dovrebbero essere usati nei serbatoi per auto, per eliminare il rischio di reazioni sul metallo di base"
Perchè non li fanno cosi invece di usare tecnologie più costose tipo metallidruri ? Per limitarne l'utilizzo ?

Parlo del serbatoio, non del metodo di stoccaggio.
Nella parete del serbatoio ci sono fenomeni di infiltrazione, corrosione e tenuta: che poi l'idrogeno sia stoccato in forma gassosa ( con i problemi legati alla pressione ed al pericolo di esplosione), in forma liquida (con 'infragilimento dovto alla bassa temperatura ed alla pressione) o in spugna di metalidruri (che offre i maggiori vantaggi), cambia poco.
comunque, i metalidruri offrono il vantaggio di lavorare a bassa pressione (peso ed ingombro minore del serbatoio) e di contenere una maggiore quantità di idrogeno rispetto agli altri sistemi.