Tecnologie » Glossario

A

Adsorbimento

L’adesione di molecole di gas, di sostanze disciolte o di liquidi sulla superficie di solidi o liquidi con cui vengono in contatto.

Aria

Miscela di ossigeno, azoto e altri gas, che insieme a una quantità variabile di vapore acqueo, formano l’atmosfera della terra.

Alkaline Fuel Cell (AFC)

Un tipo di cella a combustibile in cui l’elettrolita è idrossido di potassio concentrato (KOH) e gli ioni idrossido (OH-) migrano dal catodo all’anodo.

Anione

Uno ione caricato negativamente.

Anodo

L’elettrodo in cui avviene l’ossidazione, ovvero la perdita di elettroni. Nelle celle a combustibile l’anodo è il polo negativo, mentre per le celle elettrolitiche (dove cioè avviene l’elettrolisi) l’anodo è il polo positivo.

Atomo

La più piccola unità fisica di un elemento chimico che mantiene le proprietà fisiche e chimiche dell’elemento. Gli atomi si combinano per formare molecole, e al loro interno contengono altre parti costituenti più piccole. Un atomo ha una densa parte centrale (il nucleo) composto di particelle caricate positivamente (protoni) e particelle prive di carica (neutroni). Le particelle negative (elettroni) si muovono in uno spazio relativamente più ampio intorno al nucleo in percorsi orbitali a velocità estremamente elevate. Un atomo contiene lo stesso numero di protoni ed elettroni, per cui è elettricamente neutro e stabile nella maggior parte delle condizioni.

Avvelenamento del catalizzatore

Il processo di deposizione di impurità sulla superficie del catalizzatore, che ne abbassa la capacità di facilitare una reazione chimica.

Avvelenamento di una cella a combustibile

Diminuzione dell’efficienza di una cella a combustibile dovuta alle impurità che si fissano sul catalizzatore.

Azoto (N2)

Un gas biatomico, incolore, insapore, inodore che costituisce il 78% in volume dell’atmosfera.

 

B

Batteria

Un dispositivo per l’ accumulo di energia che produce elettricità sfruttando reazioni chimiche. Consiste in una o più celle elettriche ognuna delle quali è contiene ogni componente e ogni elemento chimico necessari per produrre una corrente elettrica

Benzina riformulata

Tipo di benzina miscelata affinchè in media si riducano significativamente i composti organici volatili e le emissioni tossiche in aria rispetto alla benzina tradizionale.

Biossido di Carbonio (CO2) o Anidride Carbonica

Gas incolore, inodore e non combustibile, denso poco più di 1.5 volte l’aria ; solidifica (ghiaccio secco) a -78.5°C. E’ presente nell’atmosfera in concentrazione di circa 0,1 % come risultato dell’attività vulcanica e geotermica della decomposizione dei materiali organici e dalla respirazione degli organismi viventi  . È prodotto anche da attività antropiche, come la combustione di legno, carbone, petrolio, gas naturale o altri combustibili contenenti carbonio.

British Thermal Unit (BTU)

1 BTU = 1 055.05585 joules

La  British Thermal Unit è 1/180 del calore necessario per portare la temperatura di una libbra d’acqua da 32°F a  212°F a pressione atmosferica costante. È pressoché uguale al calore necessario a far aumentare di 1°F la temperatura di una libbra d’acqua.

 

 

C

Camera di combustione

In un motore a combustione interna, lo spazio compreso tra la testa  del pistone e il cielo del cilindro, in cui viene bruciata la miscela aria-combustibile.

Carbonio (C)

E’ il principale costituente degli idrocarburi. Il carbone è di solito il deposito nero (deposito carbonioso) rilasciato su parti di motore come pistoni, fasce elastiche e valvole, dal combustibile bruciato.

Catalizzatore

Una sostanza chimica che aumenta la velocità di reazione senza essere consumato. In teoria, a fine reazione il catalizzatore può essere recuperato senza aver subito alterazioni chimiche. Il catalizzatore diminuisce l’energia di attivazione richiesta, permettendo alla reazione di avvenire più velocemente o a temperature più basse. In una cella a combustibile, il catalizzatore facilita le reazioni tra idrogeno e ossigeno. È comunemente costituito di polvere di platino depositata molto finemente su fogli di carbone . Il catalizzatore è ruvido e poroso cosicché resti esposta all’idrogeno o all’ossigeno la maggior parte possibile di superficie di platino. Il lato rivestito di platino è posto di fronte alla membrana della fuel cell.

Catione

Uno ione caricato positivamente.

Catodo

L’elettrodo in cui avviene la reazione di riduzione (l’acquisizione di elettroni). Nelle fuel cell e nelle altre celle galvaniche, il catodo è il polo positivo. Per le celle elettrolitiche (in cui avviene l’elettrolisi) il catodo è il polo negativo.

Cella a combustibile

Un dispositivo che produce elettricità attraverso un processo elettrochimico, ad esempio a partire da idrogeno e ossigeno.

Cella a combustibile a metanolo diretto (DMFC)

Un tipo di cella a combustibile in cui il combustibile è il metanolo (CH3OH), in forma liquida o gassosa. Il metanolo è ossidato direttamente all’anodo, senza essere prima riformato per produrre idrogeno.

Cella a combustibile ad acido fosforico (PAFC)

Un tipo di cella a combustibile in cui l’elettrolita è un acido fosforico concentrato (H3PO4). I protoni (H+) sono trasportati dall’anodo al catodo. La temperatura operativa è generalmente tra 160 e 220°C.

Cella a  combustibile a carbonati fusi (MCFC)

Un tipo di cella a combustibile che contiene un elettrolita di cabronato fuso. Gli ioni carbonato (CO3^-2) vengono trasportati dal catodo all’anodo. Le temperature operative sono tipicamente intorno ai 650°C.

Cella a combustibile a ossidi solidi (SOFC)

Un tipo di cella a combustibile in cui l’elettrolita è un ossido di metallo solido, non poroso, tipicamente ossido di zirconio (ZrO2) drogato con ittrio Y2O3, e lo ione ossigeno  O^-2 viene trasportato dal catodo all’anodo. Ogni molecola di CO del gas riformata dà luogo a una molecola di CO2 all’anodo. Le temperature operative sono tra 800 e 1000°C.

Cella a combustibile con membrana a elettrolita plimerico (PEMFC or PEFC)

Un tipo di cella a combustibile in cui il trasporto dei protoni dall’anodo al catodo avviene attraverso una membrana solida, idratata e impregnata con un acido appropriato. L’elettrolita è chiamato elettrolita polimerico a membrana (PEM). La cella a combustibile lavora a temperature inferiori ai 100°C.

Cella a combustibile reversibile (o cella rigenerativa)

Una cella a combustibile che produce elettricità da idrogeno e ossigeno e che può utilizzare elettricità da energia solare o altra fonte per separare l’acqua in eccesso in ossigeno e idrogeno per riutilizzarli  nella cella. È detta per questo motivo “cella reversibile”.

Celsius

Unità di misura e scala metrica decimale di temperatura (°C). Chiamata così per ricordare l’astronomo svedese Anders Celsius (1701-1744), sebbene il termometro di cui gli si attribuisce la paternità nel 1743 avesse come riferimento per i 100° il punto di congelamento dell’acqua e per 0° il punto di ebollizione, al contrario della moderna scala Celsius. Altrimenti chiamata la scala Centigrada.

Collettore di corrente

Termine utilizzato per descrivere il materiale conduttivo in una fuel cell che riceve gli elettroni (dal lato anodico) o li rilascia (dal lato catodico). I collettori di corrente presentano microporosità (per permettere il passaggio dei fluidi attraverso di essi) e si trovano tra la superficie catalizzatore/elettrolita e i piatti bipolari.

Combustibile

Un materiale utilizzato per creare energia termica o elettrica tramite la conversione in processi di combustione o elettrochimici.

Combustibile ricco di idrogeno

Un combustibile che contiene una grande quantità di idrogeno, come la benzina, il gasolio, il metanolo (CH3OH), l’etanolo (CH3CH2OH), il gas naturale e il carbone.

Combustibile alternativo

Un’alternativa alla benzina o al gasolio che non è prodotta in maniera convenzionale dal petrolio greggio, per esempio gas naturale liquefatto (LNG), gas di petrolio liquefatto (GPL), etanolo, metanolo e idrogeno.

Combustione

Ossidazione in presenza di fiamma prodotta dalla combinazione di combustibile, calore e ossigeno. In un motore la rapida combustione della miscela aria-combustibile che avviene nella camera di scoppio.

Composto

Materiale creato dalla combinazione di materiali diversi per composizione o forma per ottenere caratteristiche e proprietà specifiche. I costituenti mantengono le loro identità; possono essere fisicamente identificati e mostrano una interfaccia di separazione tra uno e l’altro.

Compressore

Un dispositivo usato per incrementare la pressione e la densità di un gas.

Contenuto energetico

La quantità di energia contenuta in un dato peso di combustibile.

 

 

D

Densità

La densità è definita come la quantità di massa per unità di volume. La densità varia con la temperatura e con la pressione.

Densità energetica

Livello di energia potenziale in una data quantità di combustibile

Densità energetica volumetrica

Energia potenziale in un dato volume di combustibile.

Diffusione di un gas

Miscelamento di due gas causato da movimenti casuali delle molecole. I gas diffondono molto rapidamente; i liquidi molto meno rapidamente, mentre i solidi diffondono a velocità molto lente (ma spesso misurabili). Collisioni molecolari rendono la diffusione più lenta nel liquidi e nei solidi.

 

E

Effetto serra

Riscaldamento dell’atmosfera terrestre dovuta ai gas nell’atmosfera che permettono alla radiazione solare (visibile e ultravioletta) di raggiungere l’atmosfera e la superficie terrestre ma non alla radiazione infrarossa emessa di percorrere il percorso inverso al di fuori dell’atmosfera.

Elettrodo

Un conduttore attraverso cui gli elettroni entrano a far parte di un elettrolita oppure lo lasciano. . Batterie e fuel cell hanno un elettrodo negativo (l’anodo) e uno positivo (il catodo).

Elettrolisi

Un processo che utilizza elettricità, passando attraverso una soluzione elettrolitica o altri appropriati mezzi, per provocare una reazione che rompe i legami chimici; ad esempio, l’elettrolisi dell’acqua produce idrogeno e ossigeno.

Elettrolita

Una sostanza che conduce ioni carichi da un elettrodo all’altro in una cella a combustibile, una batteria o un elettrolizzatore.

Elettrone

Una particella atomica stabile caricata negativamente. Il flusso di elettroni in una sostanza costituisce l’elettricità.

Endotermico

Descrive una reazione chimica che assorbe o richiede energia (normalmente sottoforma di calore).

Energia

La quantità di lavoro che un sistema o una sostanza è capace di fare, normalmente misurata in Btu o Joules.

Energia meccanica

Energia in forma meccanica

Energia rinnovabile

Una forma di energia che non si esaurisce perchè viene rinnovata dalla natura in scale temporali ridotte, come ad esempio l’energia del vento, del sole o idroelettrica.

Esotermica

Una reazione che libera calore.

Etanolo (CH3CH2OH)

Un composto organico contente 2 atomi di carbonio. È un liquido trasparente, incolore ed è lo stesso alcol contenuto in birra, vino e liquori. L’etanolo può essere prodotto da materiali cellulosici o da fermentazione di soluzioni zuccherine con lieviti.

 

F

Fahrenheit

Scala di temperatura e unità di tempertura che deve il suo nome al fisico tedesco Gabriel

Daniel Fahrenheit (1686-1736) che fu il primo a usare il mercurio come fluido termometrico nel 1714.

Fuel Processor

Strumento usato per generare idrogeno da utilizzare nelle fuel cell a partire da combustibili come gas naturale, propano, benzina, metanolo ed etanolo.

 

 

G

Gas

Combustibile gassoso, come gas naturale, GPL o miscele di questi gas.

·         Gas di petrolio liquefatti (GPL) considerati in questo contesto, includono tutti i materiali composti in maniera predominante da ognuno dei seguenti idrocarburi o miscele di essi: propano, propilene, butano (normal butano o isobutano) e butilene.

·         Miscele di GPL e aria – I GPL a pressioni relativamente basse e normale temperatura atmosferica che sono stati diluiti con aria per produrre un certo Potere calorifico desiderato e determinate caratteristiche di utilizzo.

·         Gas naturale – miscela di idrocarburi e e di altre sostanze allo stato di vapore vapore costituita principalmente da metano (CH4) in forma gassosa.

Gas di petrolio liquefatti (LPG)

Ogni materiale costituito prevalentemente dai seguenti idrocarburi o miscele di essi: propano, propilene, normal butano, isobutylene, e butilene. Il GPL è normalmente immagazzinato sotto pressione per mantenere la miscela allo stato liquido.

Gas idrogeno compresso (CHG)

È idrogeno compresso a elevata pressione e immagazzinato a temperatura ambiente.

Gas naturale

Gas presente in natura e formato da una miscela di idrocarburi semplici (principalmente metano);è usato come combustibile.

Gas naturale compresso (CNG)

Miscela di  idrocarburi gassosi compressi e di altre sostanze allo stato di vapore, costituita principalmente da metano.

Gas Naturale liquefatto (LNG)

Gas naturale sotto forma di liquido. Il gas naturale si liquefa a -162°C (-259°F) a pressione ambiente.

Generatore AC (o alternatore)

Un’apparecchiatura elettrica che produce una corrente che cambia direzione molte volte al secondo. Altrimenti detto generatore asincrono.

Grafite

Minerale costituito da un tipo di carbone leggero, nero, lucido che dà una sensazione di scivolosità; utilizzato per le matite, i lubrificanti, le vernici e i lucidanti.

Gas serra (GHG)

Gas facenti parte dell’atmosfera terrestre che contribuiscono a generare l’effetto serra.

 

I

Idruri

Composti chimici formato quando l’idrogeno gassoso reagisce con i metalli. Usati per immagazzinare idrogeno gassoso.

Idrocarburo (HC)

Un composto organico contenente carbonio e idrogeno, di solito derivato da combustibili fossili  come petrolio, gas naturale o carbone.

Idrogeno (H)

L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo;sulla Terra non è presente allo stato libero, ma è generalmente legato a un altro elemento. A pressione e a temperatura ambiente  è un gas biatomico (H2) incolore e inodore. L’idrogeno è infiammabile a contatto con l’ossigeno in un ampio intervallo di concentrazioni (4 – 75 % in volume).

Impurità

Materiali estranei indesiderati in una sostanza pura o in una miscela.

Ione

Atomo o molecola che porta una carica positiva o negativa a causa della perdita o dell’assunzione di elettroni.

 

K

Kilowatt (kW)

Unità di misura della potenza

 

 

I

Idrogeno liquefatto (LH2)

Idrogeno in forma  liquida. L’idrogeno può esistere allo stato liquido, ma solo a temperature estremamente basse. L’idrogeno liquido è immagazzinato a -253°C (-423°F). Per la produzione dell’idrogeno liquido è necessario un grande dispendio di energia per la compressione e il raffreddamento.

 

L

Lega

Miscela contenente principalmente metalli. Per esempio l’ottone è una lega di rame e zinco. L’acciaio è una lega di ferro e carbonio con altri metalli.

Limite di infiammabilità

Il campo di infiammabilità di un gas è definito in termini di limite inferiore (LFL) e limite superiore di infiammabilità (UFL). Tra questi due limiti si ha l’intervallo di infiammabilità, in cui il gas e l’aria sono in una proporzione tale da avviare la combustione. Oltre al livello superiore non c’è abbastanza aria per supportare una combustione.

Liquefazione criogenica

Processo attraverso cui  gas come l’azoto, l’idrogeno, l’elio e il gas naturale vengono liquefatti sotto pressione e a una temperatura molto bassa.

 

M

Membrana

In una cella a combustibile, strato di separazione, che ha funzione sia di elettrolita (scambiatore di ioni) sia di barriera che tiene separati i gas nelle sezioni anodica e catodica della cella.

Membrana a elettrolita polimerico (PEM)

Vedi Cella a combustibile con membrana a elettrolita polimerico

Metano (CH4)

Vedi gas naturale.

Metanolo (CH3OH)

Un alcol contenente un atomo di carbonio. È stato utilizzato insieme ad altri idrocarburi come componente di benzine ad elevato numero di ottani ed è utilizzabile tal quale come combustibile per automobili .

Monossido di Carbonio (CO)

Il monossido di carbonio è un gas incolore, inodore, insapore e tossico; è prodotto da un’incompleta combustione del carbonio con l’ossigeno.

Motore

Una macchina che converte energia termica in energia meccanica.

Motore a combustione interna (ICE)

Un motore che converte in movimento l’energia contenuta in un combustibile attraverso la sua combustione. I motori a combustione sfruttano la pressione creata dall’espansione dei gas prodotti dalla combustione per produrre lavoro meccanico.

 

N

Nafion®

Membrana polimerica che ingloba acido sulfonico; è normalmente l’elettrolita delle celle PEM.

 

 

O

Ossidante

Un elemento chimico, come per esempio l’ossigeno, che consuma gli elettroni in una reazione elettrochimica.

Ossidazione

Perdita di uno o più elettroni di un atomo, una molecola o uno ione.

Ossidazione parziale

La reazione di reforming del combustibile in cui il combustibile è parzialmente ossidato in monossido di carbonio e idrogeno invece di essere completamente ossidato in biossido di carbonio (anidride carbonica) e acqua. Questo processo avviene iniettando aria insieme al combustibile prima del reformer. Il vantaggio dell’ossidazione parziale rispetto al reforming con vapor d’acqua è che è esotermica e quindi genera da sè calore necessario alla reazione.

Ossidi di azoto (NOx)

Ogni composto chimico di azoto e ossigeno. Gli ossidi di azoto sono sviluppati ad alta temperatura e pressione nella camera di combustione dei motori automobilistici e in altri impianti per la produzione di energia durante i processi di combustione. Quando si combinano con idrocarburi in presenza di radiazione solare, gli ossidi di azoto formano lo smog. Sono tra i principali inquinanti dell’aria; i livelli di ossidi di azoto presenti negli esausti dei motori automobilistici sono regolati per legge.

Ossigeno (O2)

Una molecola biatomica incolore, inodore, insapore e gassosa a temperatura e pressione ambiente; costituisce più del 21% dell aria.

 

 

P

Permeabilità

Capacità di una membrana o di un materiale di essere attraversata da una sostanza.

Piatti bipolari

Piatti conduttivi che in una cella a combustibile(stack) fungono da anodo per una cella e da catodo per la cella adiacente. Il piatto può essere costituito da metallo o da un polimero conduttore (in questo caso può essere un composto di carbonio). Il piatto usualmente contiene condotti per il passaggio dei reagenti ed eventuali canali per lo smaltimento della temperatura.

Polimero

Composto naturale o sintetico costituito da legami ripetuti di molecole semplici.

Potere calorifico

L’energia prodotta dalla combustione di un determinato volume di gas a pressione costante quando lil prodotto della combustione è riportato alla temperatura inziale di gas e aria, quando il vapore che si è formato durante la combustione è condensato e tutte le necessarie correzioni sono state applicate.

·         Inferiore (LHV) – Il valore del calore di combustione di un combustibile misurato lasciando tutti I prodotti della combustione allo stato gassoso. Questo metodo di misura non tiene in considerazione il calore di vaporizzazione dell’acqua.

·         Superiore (HHV) – il valore del calore di combustione di un combustibile misurato riducendo tutti I prodotti della combustione ai loro originari stati di temperatura e condensando tutto il vapore acqueo formato durante la combustione. Questo metodo di misura tiene in considerazione il calore di vaporizzazione dell’acqua

Propano (C3H8)

Vedi GPL.

Protone

Una particella subatomica del nucleo di un atomo che è caricata positivamente e non è movibile con mezzi elettrici.

 

R

Reagente

Una sostanza chimica presente all’avvio di una reazione chimica.

Reattore

Dispositivo o recipiente di processo in cui avvengono reazioni chimiche (ad esempio la catalisi in una cella a combustibile).

Reformer

dispositivo utilizzato per generare idrogeno a partire da combustibili come gas naturale, propano, benzina, metanolo ed etanolo per essere utilizzati nelle celle a combustibile.

Reforming

Processo chimico in cui un combustibile contenente idrogeno reagisce con vapore, ossigeno o entrambi per produrre un flusso di gas ricco di idrogeno.

Reforming con vapore acqueo

Il processo in cui un idrocarburo combustibile (come ad esempio gas naturale) reagisce con vapore per produrre idrogeno. È un comune metodo per produrre idrogeno.

Standard delle emissioni

Regolamento che governa la quantità di un certo agente inquinante che può essere emesso in atmosfera da una data sorgente.

Riformato

Idrocarburo combustibile che è stato trattato per ottenere idrogeno e altri prodotti da utilizzare in una cella a combustibile.

 

S

Scambiatore di calore

Dispositivo (es. Un radiatore) progettato per trasmettere il calore da un fluido caldo che passa dentro allo scambiatore a uno freddo, mantenendoli separati.

Sovralimentatore

Uno strumento utilizzato per aumentare la pressione e la densità di un fluido che entra in un impianto a celle a combustibile; in genere è un compressore alimentato da una turbina alimentata a sua volta dai gas esausti dello stack.

Stack fuel cell

Complesso di singole celle a combustibile connesse in serie a costituire una “pila”. Le fuel cell vengono impilate per aumentarne il voltaggio.

 

 

T

Temperatura di ignizione

La temperatura minima a cui una sostanza inizia a bruciare in condizioni standard.

Turbina

Macchina che genera potenza a partire da energia meccanica. L’energia, inizialmente sottoforma di sorgente di energia di pressione, è convertita in energia cinetica passando attraverso un sistema di palette turbine fisse e rotanti nella turbina.

Turbocompressore

Macchina per comprimere l’aria o un altro fluido allo scopo di aumentarne la pressione e la concentrazione.

 

V

Validazione tecnologica

Processo di conferma che gli obiettivi di una data tecnologia sono stati raggiunti.

Veicolo a combustibile flessibile

Un veicolo che può funzionare con un ampio spettro di miscele di combustibili (es. miscela di benzina e alcol) che possono essere inserite in un unico serbatoio.

Veicolo elettrico ibrido (HEV)

Un veicolo che utilizza insieme un motore elettrico a batteria e un tradizionale motore a combustione interna. Questo veicolo può funzionare sia a motore che a batteria che alimentato da entrambi allo stesso tempo, in base alle esigenze del veicolo.