Capitolo
B1
Il metabolismo energetico
IMPARA DAI DATI
Idrogeno verde dalle foglie artificiali La foglia artificiale è un dispositivo tecnologico che permette di produrre energia imitando ciò che le foglie fanno da milioni di anni con il processo di fotosintesi. Il funzionamento della foglia artificiale si basa su un processo in apparenza semplice, ma assai complesso da realizzare: la scissione della molecola d’acqua nelle sue componenti fondamentali,
l’idrogeno e l’ossigeno, utilizzando l’energia del Sole. Questo processo, detto di elettrolisi, può essere realizzato in vari modi, ma il risultato è sempre lo stesso: la produzione di idrogeno gassoso da poter usare come fonte energetica. L’idrogeno è una promettente fonte di energia sostenibile per il futuro, ma ad oggi la sua produzione è ancora limitata.
COME FUNZIONA LA FOGLIA ARTIFICIALE
QUANTA ENERGIA È OTTENUTA DALL’IDROGENO I dati riguardano i Paesi membri del G7 e fanno riferimento al 2020.
1
Approvvigionamento di energia primaria (%)
Il principio di funzionamento di uno dei tipi di foglia artificiale che sono stati messi a punto dagli scienziati. Atomo di silicio Elettroni H2O
A
US
UK
ne
ia
an
a
po
ia
ap
Gi
al
It
rm
ci
Altre rinnovabili
24,5 Mt
2020
192 Mt
2050
Gli ioni idrogeno si legano con gli elettroni liberi e formano molecole di idrogeno (H₂) che si liberano come gas
Osserva le infografiche e rispondi alle seguenti domande.
Idrogeno Biocombustibili
I dati riguardano i Paesi membri del G7 e sono una previsione al 2050.
40 80 120 160 0 Richiesta di idrogeno (Milioni di tonnellate) Canada UE
Fonte dei dati: Besting Nature – Scientific American https://www.scientificamerican.com/custom-media/pictet/besting-nature/
Per iniziare
Gas Naturale Nucleare
LA RICHIESTA DI ENERGIA DALL’IDROGENO AL 2050
H2 Gli ioni idrogeno migrano verso gli elettroni liberi all’estremità del catalizzatore a nichel-molibdeno-zinco
Ge
Petrolio Carbone
-
Le molecole d’acqua intorno al catalizzatore a cobalto vengono scisse in molecole di ossigeno e ioni idrogeno
L’ossigeno viene liberato sotto forma di gas 3
+ +
an Fr
H2O
0
da
Catalizzatore a nichelmolibdeno-zinco
20%
na
Cella in silicio
40%
EU
Catalizzatore a cobalto
80% 60%
Ca
I fotoni dei raggi luminosi colpiscono gli elettroni degli atomi di silicio e li fanno muovere lungo la cella verso il catalizzatore a nichel-molibdeno-zinco
2
100%
Francia Germania
Italia Giappone
UK USA
200 Incertezza: possibile surplus
Accelerating hydrogen deployment in the G7: Recommendations for the Hydrogen Action Pact (azureedge.net)
Ricerca, esponi, argomenta.
1.
In quale Stato l’approvvigionamento energetico derivante dall’idrogeno è massimo? E in quale è minimo?
2.
Da quale fonte energetica viene prodotta più energia in Italia? E in Francia?
3.
Quale Stato si prevede avrà la maggiore richiesta di energia 5. dall’idrogeno nel 2050?
4.
Fai una ricerca in Internet per ottenere maggiori informazioni sui tipi di foglia artificiale messi a punto in anni recenti. Evidenzia i meccanismi di funzionamento e le somiglianze e differenze tra i diversi dispositivi e prepara una presentazione per illustrare i risultati alla classe. L’idrogeno prodotto da elettrolisi, come quello ottenuto dalla foglia artificiale, è noto come «idrogeno verde». Quali altri tipi di idrogeno esistono e in che modo vengono prodotti? Fai una ricerca in Internet e riporta i risultati in forma di infografica.
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