Discussione: Batteria elettrica ricaricabile a biomassa

Buongiorno a tutti.

Oggi, per la prima volta in assoluto e alla veneranda età di 40 anni suonati, mi sono iscritto ad un forum in rete. Siate percio' indulgenti all'inizio e datemi il tempo per capire gli arcani ed entrare nella filosofia del forum.
Sono finito qui tramite ricerche in internet di informazioni che mi aiutassero nelle mie attività di cui vi faccio partecipe qui sotto. Leggendo un po' di discussioni e trovando molte similitudini con quanto faccio, me ne sono subito innamorato.

A latere della mia professione, incentrata processi di pirolisi e/o gassificazione accoppiati a motori, turbine a gas/vapore/ORC, mi sono occupato privatamente a cercare soluzioni alternative per raggiungere il medesimo scopo ma in via piu' efficace e semplice. Ne è nato un concetto un po' strano, quasi al limite delle leggi della termodinamica: unire una batteria metallo-aria ad un sistema di rigenerazione degli ossidi prodotti dalla scarica della batteria.
Prese singolarmente sono due componenti "tradizionali" e ben conosciute; ma unite permettono di generare elettricità a partire da biomasse o altre cose similari e, la cosa bella, in maniera semplice ed ad alto rendimento. Dalla teoria ne ho fatto un sistema funzionante, con mezzi DIY, che oramai ha passato le 4'500 ore di test.
Per meglio spiegare la cosa vi consiglio di vedere i link nella mia home page http://homepage.bluewin.ch/ibotech nella pagina relativa a PYROMBAT. Ci sono anche tre video che mostrano l'aggeggio e il processo in tutte le sue parti come pure un ppt che qui non ci starebbe.
P.S. : la società IBOTECH è piu' che altro fittizia e mi serve soprattutto per poter usufruire della possibilità di acquistare prodotti (reagenti, elettrodi e altro) altrimenti vietati o semplicemente non venduti a privati!
Nel forum ho visto quanto fatto da alcuni affiliati (in particolare tecnonick) sulle batterie alluminio-aria e mi sono ritrovato in tante delle difficoltà (catodo "israeliano" in particolare) e in tante delle prove descritte. Avevo provato anch'io l'alluminio (oltre che ferro, rame, piombo) per la batteria ma il problema maggiore era che gli ossidi di alluminio sono difficilmente rigenerabili se non usando a sua volta elettricità; cosa che faceva perdere senso alla mia idea.
Sono poi passato ad usare lo stagno con ottimi risultati. E' un metallo un po' caro ma poi tanto si rigenera e dunque il suo consumo è praticamente nullo.
La rigenerazione degli ossidi di stagno è abbastanza semplice. Io la faccio scaldando assieme l'ossido con dei pellets di legno a temperature attorno agli 850-900°C.
Poi i mW/cm2 generati con lo stagno sono inferiori all'alluminio, ma comunque decenti e compensati dai Wh/kg della batteria allo stagno (ca. 200) e dall'efficienza di conversione (attualmente raggiungo il 93% del teorico).

Ora sto progettando un sistema da un kW elettrico, con un autonomia senza rigenerazione di una settimana. La progettazione va avanti bene ma sto cercando di trovare dei catodi (i famosi Gas Diffusion Electrodes) che siano piu' performanti di quelli degli israeliani e, possibilmente, piu' economici.
Tanto per dare un'idea, quelli israeliani costano ca. 100 $ al metro di lunghezza per 89 mm di larghezza e per fare un kW con la mia batteria me ne servono parecchi m2. Accetto tutte le proposte; anche autocostruiti o altro.

Cerco inoltre appassionati di batterie metallo-aria e appassionati di pirometallurgia per condividere esperienze.

Grazie.

A me sembra una tecnica eccezionale! possibile che nessuno degli esperti abbia qualcosa da dire?
Marco

[QUOTE]mi sono occupato privatamente a cercare soluzioni alternative per raggiungere il medesimo scopo ma in via piu' efficace e semplice. [\QUOTE]

meglio Novi.

Ad oggi non conosco altri tipi di batteria siano in grado di produrre piu' elettricità di quella consumata nella loro fabbricazione o nella loro (ri)carica. Le batterie alluminio-aria o zinco-aria sono una cannonata; sia per il loro potenziale di cella sia per i Wh/kg che danno. Pero' bisogna pensare che alluminio e zinco vengono prodotti partendo dai loro ossidi presenti in natura per via elettrolitica. Vale infatti la regola che piu' un metallo è buono per la batteria, piu' difficile (termodinamicamente) diventa la rigenerazione del suo ossido.
Ad esempio per produrre un kg di alluminio partendo da bauxite servono, oltre a 4 e rotti kg di carbone che va a CO2, anche 15 kWh di elettricità che, nella maggioranza dei casi, viene prodotta da centrali a combustibili fossili o nucleari ..
Per lo zinco le cose sono simili per cui, prendendo il contesto nel suo assieme, non è detto che usare tali batterie sia ambientalmente la migliore delle soluzioni.

Buongiorno a tutti.

Visti i buoni esiti di funzionamento del vecchio prototipo di batteria allo stagno e visto che dopo qualche migliaia di ore è defunta, mi sono messo a costruire la nuova versione. Avendo speso parecchi soldi per un deposito di brevetto europeo, ho lavorato con un budget ridotto cannibalizzando spudoratamente la vecchia batteria e con una costruzione 100% fai da te. Ne è nata una batteria a 20 elementi, in stack, e con elettrolita circolante in maniera da evitare di doverlo cambiare ogni pochi giorni. Sembra funzionare bene anche se sempre limitata dalla corrente che si riesce a cavare dagli elettrodi aria (sempre loro!). Comunque ora riesco a produrre quasi 6 Watts a oltre 14 Volts.
Qui trovate come è fatta: YouTube - Renewable (biomass) energy (r)evolution
Appena trovo un elettrodo che costi poco e che renda tanto (W le utopie) mi metto a costruire quella da 1 kW.

Saluti.

Buongiorno, riporto qui i dati relativi al prototipo “20 celle” della batteria stagno-aria che ho appena terminato.

Il consumo attuale di stagno metallico è pari a 1.8 kg per kWh elettrico prodotto.
Per far reagire questa quantità di stagno si consumano 5.1 lit di elettrolita

Ossido di stagno e elettrolita vengono poi rigenerati

La batteria prototipo attuale genera una potenza di 5.8 W a 14.5 V e 0.4 A.

Il peso della batteria, pronta all’uso è pari a:

2 kg elementi stagno
0.65 kg elettrolita (ca. 500 ml)
1.35 kg corpo batteria
4.0 kg peso totale

Dei 2 kg di stagno, almeno 1.8 kg sono convertiti in elettricità; il resto rimane nella batteria sottoforma di scaglie o polvere non piu’ connessa al polo elettrico e dunque non utilizzabile. Verrà rimosso e poi rifusa in un nuovo elettrodo.

La potenza specifica della batteria è pari a 5.8W / 4kg = 1.45 kg/W
L’energia specifica della batteria è pari 1000 Wh/4 kg = 250 Wh/kg
La profondità di scarica è attualmente pari 1.8/2.0 = 90%
Il catodo (elettrodo aria) è esercito ad una corrente pari a 16 mA/cm2
I cicli di scarica sono infiniti (o nulli): la batteria non si ricarica con energia elettrica; si tratta infatti semplicemente di mettere nuove barre di stagno nella batteria una volta esaurite quelle precedenti.
Il catodo ha una durata di vita dichiarata di 1000 ore, anche se miei test hanno verificato che puo’ arrivare tranquillamente a 3000 ore. Forse cio’ è dovuto alla bassa corrente tirata dal catodo.

I valori poco performanti attualmente riguardano la bassa potenza specifica e la bassa corrente al catodo.

Sviluppi futuri

Il sistema batteria+rigeneratore verrà migliorato nella sua efficienza riducendo il consumo specifico di stagno da 1.8 kg/kWh verso gli 1.3 kg/kWh teorici.

Il catodo dovrà aumentare la sua corrente passando da 20 mA/cm2 a 80-100 mA/cm2. Qui ogni idea o commento è bene accetto.

Il corpo batteria dovrà essere fatto da stampo e non piu’ da lavorazione meccanica.

Il rigeneratore dovrà avere il contenitore degli ossidi in materiale refrattario e non piu’ in acciaio.

Per fare cio’ sono già in sviluppo diversi sistemi, che spieghero’ meglio una volta verificati.

Ciao,

seguo con ovvio interesse questa discussione.
Solo un chiarimento:
qui si dice

Il consumo attuale di stagno metallico è pari a 1.8 kg per kWh elettrico prodotto.

inoltre qui si precisa

Dei 2 kg di stagno, almeno 1.8 kg sono convertiti in elettricità; il resto rimane nella batteria sottoforma di scaglie o polvere non piu’ connessa al polo elettrico e dunque non utilizzabile.

però qui il calcolo è

L’energia specifica della batteria è pari 1000 Wh/4 kg = 250 Wh/kg

ovvero sembrerebbero 4 kg per kWh (e non 1,8 o 2 come si evincerebbe dalle precedenti affermazioni)
C'è un passaggio di mezzo, oppure una delle due (tenuto conto dei 100 g a kg "non utilizzabili", come da precisazione) non è giusta?

In ogni caso quale valore va tenuto in considerazione (visto che non sono punti percentuali di differenza, ma bensì valori doppi o dimezzati, secondo "dove si guarda")?

Mi scuso per la mancanza di chiarezza. Comunque:

1) i 4 kg si riferiscono alla massa complessiva della batteria, comprendendo dunque sia il metallo da ossidare, sia l'elettrolita nel quale è immerso, sia il contenitore di entrambi

2) il calcolo dell'energia specifica della batteria l'ho fatto, sulla massa complessiva della batteria e non solo della massa del metallo in essa contenuto. Farlo solo sulla massa del metallo contenuto nella batteria o consumato mi sembrava un po' fuorviante.