Discussione: Possibile utilizzo dell'acqua per risparmio energetico

Non si tratta di moto perpetuo o idee balzane ma di semplice chimica industriale.

Il processo è quello della gassificazione. Si tratta di un processo endotermico che sfrutta il calore dei gas di scarico per gassificare il carburante ottenendo una miscela gassosa a contenuto energetico superiore.

L'idea in sostanza sfrutta il calore (e l'acqua e CO2) dei gas di scarico producendo una miscela gassosa che viene usata nei motori che diventano pertanto un motori a gas (come quelli a metano).

Vantaggi:
Trattandosi di gas la combustione è migliore e pulita
La pericolosità dell'idrogeno è ridotta dall'ossido di carbonio con cui è miscelato.
La produzione di gas è "on demand" quindi non è necessario uno stoccaggio ma un piccolo polmone per compensare i transienti.
Essendo un sistema senza parti in movimento non ha particolari problemi se non cambiare il catalizzatore quando è esaurito.

In sostanza considerando la benzina C8H18 (è una approssimazione per spiegare il funzionamento) la gassificazione procede secondo la reazione

a) C8H18 + 8 H2O = 8 CO + 17 H2 (per la parte acqua)
b) C8H18 + 8 CO2 = 16 CO + 9 H2 (per la parte CO2)

Essendo i gas di combustione composti di una proporzione circa 1:1 di CO2 e H2O (molare), realmente 8 CO2 + 9 H2O possono essere usati direttamente sul carburante. Qualora si rendesse necessaria ulteriore energia è possibile lasciare una piccola percentuale di ossigeno nello scarico che ossidando parte del carburante fornisce quella mancante.
I dettagli si possono trovare nei libri di chimica industriale

Tali reazioni vengono realizzate in un piccolo reattore tubolare il catalizzatore è il Nichel di Raney (o spugna di nichel). Le temperature vanno dai 500°C in su, in genere sui 700, temperature del resto a cui si trovano i gas di scarico all'uscita dalle valvola.

Dato che le reazioni a) e b) sono endotermiche il calore dei gas di scarico viene recuperato e la miscela di gas generata ha un potere calorifico globale circa il 30% superiore a quello del carburante liquido da cui è stata generata.

Tale soluzione dato che il gas generato ha più potere calorifico del carburante che lo genera permette di recuperare energia, alzare il rendimento e parimenti ridurre l'inquinamento da CO2.

Non servono soluzioni esotiche per risolvere i problemi talvolta basta il buonsenso.

dunque .. se ho ben capito vorresti prendere un carburante, identificato come C8H18 ("ottano").. e che non è benzina (miscela di vari idrocarburi).. e trattarlo con gas di scarico, che assumi essere 8CO2 + 9H2O..

Prima domanda: il composto ricavato dalla tua reazione è monossido di carbonio e idrogneo. Il primo come intendi usarlo come carburante?
Seconda domanda: nei gas di scarico c'è già un minimo di CO... ma anche un minimo di O2... non è che questo, vista la temperatura, reagisce immediatamente con il carburante C8H18?
Terza domanda: a parte una eventuale risposta alla prima.. se solo H2 è impiegato come carburante.. energeticamente non si ha meno che con la reazione anche del carbonio "originario" in CO2?
...

ciao lukapat,

è sicuramente un progetto interessante e semplice......

da chiarire alcuni aspetti.

nel reattore, se capisco bene, c'è il flusso di gas composto da CO2-H2O (in forma di vapore)- C8H18 (benzina sottoforma di vapore)

la forma di vapore viene ottenuta sfruttando la temperatura dei gas combusti?
non c'è possibilità di autoaccensione della benzina?

con altri carburanti come si comnporta la nostra spugna?

insomma.......forse con un disegnino si potrebbe valutare meglio per una eventuale realizzazione.

ciao

Domande corrette, rispondo volentieri;
Nel quotato le risposte

Originariamente inviata da gattmes

dunque .. se ho ben capito vorresti prendere un carburante, identificato come C8H18 ("ottano").. e che non è benzina (miscela di vari idrocarburi).. e trattarlo con gas di scarico, che assumi essere 8CO2 + 9H2O..

.... Ho usato l'ottano per esemplificare la cosa ma il tutto funziona anche con carburanti che sono miscele tipo appunto la benzina...

Prima domanda: il composto ricavato dalla tua reazione è monossido di carbonio e idrogneo. Il primo come intendi usarlo come carburante?

Risposta: Sia l'idrogeno che l'ossido di carbonio sono gas combustibili quindi la miscela globale brucia. Si usava come gas di città qualche decennio addietro prima dell'avvento economico del metano.


Seconda domanda: nei gas di scarico c'è già un minimo di CO... ma anche un minimo di O2... non è che questo, vista la temperatura, reagisce immediatamente con il carburante C8H18?

Risposta: Esatto l'ossigeno reagisce immediatamente con il carburante, ma essendo in difetto produce solo dell'ossido di carbonio e un po di acqua mista ad idrogeno, siamo nella zona di combustione in difetto di ossigeno.


Terza domanda: a parte una eventuale risposta alla prima.. se solo H2 è impiegato come carburante.. energeticamente non si ha meno che con la reazione anche del carbonio "originario" in CO2?

Risposta: Se consideriamo lo steam reforming del metano per ottenere idrogeno e da questo energia (ovvero bruciare parte del metano e fare reagire il resto con acqua per ottenere idrogeno) secondo il processo:

CH4 + H2O = CO + 3 H2 (fortemente endotermica a 800°C)
CO + H2O = CO2 + H2 (esotermica a 150°C)
che globalmente mi da:
CH4 + 2H2O = CO2 + 4 H2

Per fare andare la prima delle due si brucia una parte di metano per ottenere il calore necessario
vediamo che abbiamo una miscela di idrogeno con biossido di carbonio, quest'ultimo non da nessun apporto energetico.
Quello che io proponevo sfrutta l'energia contenuta nei gas di scarico e la loro composizione per ottenere una gassificazione che si ferma all'ossido di carbonio e idrogeno entrambi combustibili.
Nel mio caso infatti in una unica reazione assorbo il calore dei gas di scarico che va a formare una miscela di gas che ha un'energia superiore al combustibile che l'ha generata essendosi formata da un processo endotermico.

Spero di essere stato esaudiente, a disposizione per qualsiasi chiarimento
...

Grazie, rispondo alle domande, per il disegnino datemi un po di tempo per farlo...

Originariamente inviata da andel55

ciao lukapat,

è sicuramente un progetto interessante e semplice......

da chiarire alcuni aspetti.

.... volentieri


nel reattore, se capisco bene, c'è il flusso di gas composto da CO2-H2O (in forma di vapore)- C8H18 (benzina sottoforma di vapore)

la forma di vapore viene ottenuta sfruttando la temperatura dei gas combusti?

Assolutamente si, nella mia idea sono gli stessi gas combusti che fanno evaporare il carburante; infatti la presenza di acqua come vapore impedisce la formazione di polimeri o formazione di carbonio (vedi diagramma di Francis)


non c'è possibilità di autoaccensione della benzina?

Mancando l'ossigeno o essendo molto lontano dai limiti di esplosività non può succedere. Avendolo testato personalmente ed essendo qui a raccontarlo direi che è proprio cosi...



con altri carburanti come si comnporta la nostra spugna?

Ugualmente bene ha solo problemi con quelli che contengono zolfo dato che il nichel forma il solfuro di nickel e quindi si inattiva il catalizzatore..



insomma.......forse con un disegnino si potrebbe valutare meglio per una eventuale realizzazione.

Appena ho un attimo di tempo lo faccio volentieri e lo pubblico...




ciao