Il palladio è un metallo permeabile all'idrogeno cioè l'idrogeno è in grado di entrare nel palladio e poi fuoriuscirne.
L'idrogeno gassoso è una molecola biatomica e ciascun atomo di idrogeno è composto dal nucleo e da un unico elettrone.
L'ingresso dell'idrogeno nel palladio è possibile grazie alla possibilità che ha l'idrogeno (l'unico elemento della tavola periodica ad avere un solo elettrone atomico) di "perdere" il proprio elettrone mettendolo in condivisione con la matrice metallica del palladio e di restare con il nucleo "nudo" il quale può perfino muoversi all'interno del palladio.
Le figura che segue mostra un contenitore di colore marrone in cui sono presenti due setti di palladio che creano tre camere distinte e i processi chimici coinvolti che portano alla diffusione dell'idrogeno e all'equilibratura della pressione nelle tre camere. Il processo di assorbimento dell'idrogeno nel palladio è stato riquadrato nei colori blu e celeste.
Nella seconda figura è illustrato cosa accade quando viene collegato un generatore di corrente continua ai due setti di palladio e mostra nel dettaglio i processi microscopici coinvolti che determinano l'effetto macroscopico della compressione (compressore elettrochimico).
Le zone di colore grigio sono gli elettrodi di palladio collegati fra loro dal generatore di corrente continua che forza il movimento elettronico (zona riquadrata con il bordo di colore verde).
Si noti che la presenza del generatore elettrico determina uno sbilanciamento dei processi di diffusione (mostrato da frecce di lunghezza diversa) e l'effetto netto è uno spostamento di H2 dalla camera di sinistra alla camera di destra (compressione dell'idrogeno).
Per completare il circuito elettrico è necessaria la migrazione protonica dall'anodo (elettrodo di sinistra) al catodo (elettrodo di destra).
Nella figura è stato azzardato un ipotetico processo di conduzione in cui il solo spostamento dei legami molecolari permette il trasferimento del protone (che quindi non si sposta fisicamente, ma semplicemente scompare da un punto e ricompare nell'altro).
Si noti che l'efficienza del compressore elettrochimico è penalizzata dalla presenza di un processo antagonista che tende a ripristinare l'equilibrio pressorio fra le varia camere.
Il processo inizia sulla destra con l'H2 che entra nel catodo di palladio e si liberano 2 H+ e 2 elettroni. Questi si ricombinano sulla parete opposta per rigenerare H2 nella camera fra i due elettrodi. L'H2 così generato a sua volta entra nell'anodo di palladio liberando 2 H+ e 2 elettroni i quali a loro volta si ricombinano sulla parete verso la camera di sinistra per generare H2.
Ma il funzionamento del compressore elettrochimico per l'idrogeno è realmente diverso dalla cella a catodo cavo di palladio di Arata/Celani?
La figura di seguito fa vedere come passare dal primo al secondo. Al pubblico l'ardua sentenza.
L'idrogeno gassoso è una molecola biatomica e ciascun atomo di idrogeno è composto dal nucleo e da un unico elettrone.
L'ingresso dell'idrogeno nel palladio è possibile grazie alla possibilità che ha l'idrogeno (l'unico elemento della tavola periodica ad avere un solo elettrone atomico) di "perdere" il proprio elettrone mettendolo in condivisione con la matrice metallica del palladio e di restare con il nucleo "nudo" il quale può perfino muoversi all'interno del palladio.
Le figura che segue mostra un contenitore di colore marrone in cui sono presenti due setti di palladio che creano tre camere distinte e i processi chimici coinvolti che portano alla diffusione dell'idrogeno e all'equilibratura della pressione nelle tre camere. Il processo di assorbimento dell'idrogeno nel palladio è stato riquadrato nei colori blu e celeste.
Nella seconda figura è illustrato cosa accade quando viene collegato un generatore di corrente continua ai due setti di palladio e mostra nel dettaglio i processi microscopici coinvolti che determinano l'effetto macroscopico della compressione (compressore elettrochimico).
Le zone di colore grigio sono gli elettrodi di palladio collegati fra loro dal generatore di corrente continua che forza il movimento elettronico (zona riquadrata con il bordo di colore verde).
Si noti che la presenza del generatore elettrico determina uno sbilanciamento dei processi di diffusione (mostrato da frecce di lunghezza diversa) e l'effetto netto è uno spostamento di H2 dalla camera di sinistra alla camera di destra (compressione dell'idrogeno).
Per completare il circuito elettrico è necessaria la migrazione protonica dall'anodo (elettrodo di sinistra) al catodo (elettrodo di destra).
Nella figura è stato azzardato un ipotetico processo di conduzione in cui il solo spostamento dei legami molecolari permette il trasferimento del protone (che quindi non si sposta fisicamente, ma semplicemente scompare da un punto e ricompare nell'altro).
Si noti che l'efficienza del compressore elettrochimico è penalizzata dalla presenza di un processo antagonista che tende a ripristinare l'equilibrio pressorio fra le varia camere.
Il processo inizia sulla destra con l'H2 che entra nel catodo di palladio e si liberano 2 H+ e 2 elettroni. Questi si ricombinano sulla parete opposta per rigenerare H2 nella camera fra i due elettrodi. L'H2 così generato a sua volta entra nell'anodo di palladio liberando 2 H+ e 2 elettroni i quali a loro volta si ricombinano sulla parete verso la camera di sinistra per generare H2.
Ma il funzionamento del compressore elettrochimico per l'idrogeno è realmente diverso dalla cella a catodo cavo di palladio di Arata/Celani?
La figura di seguito fa vedere come passare dal primo al secondo. Al pubblico l'ardua sentenza.
