Come posso produrre in modo sicuro idrogeno? E come posso calcolare quanti metri cubi ne occorrano per sollevare un determinato peso?

Uno dei metodi più
semplici di produzione di idrogeno è per elettrolisi di
soluzioni acquose.

Il sistema si realizza
ponendo due elettrodi di platino in una soluzione acquosa
di idrossido di sodio. Applicando una differenza di
potenziale tra i due elettrodi avremo un passaggio di
corrente elettrica e due reazioni: la ossidazione
all’anodo e la riduzione al catodo.

Ossidazione : 4 OH
à O2 + 2 H2O + 4 e

Riduzione : 2 H2O
+ 2 e à H2 + 2 OH

Quindi
all’elettrodo che funziona da catodo si formeranno
una serie di piccole bolle di gas idrogeno che saliranno
verso la superficie della soluzione e potranno essere
convogliate in idoneo contenitore (ricordarsi di non
fumare!).

La resa di questo
processo è subordinata principalmente alla differenza di
potenziale applicata e alla superficie degli elettrodi.
Per quanto si possano ottimizzare questi parametri (gli
elettrodi di platino, meglio se a rete di platino, sono
decisamente costosi) la quantità di idrogeno prodotta
nell’unità di tempo non è incoraggiante.

Proviamo a fare qualche
calcolo (per semplicità trascuro sovratensioni e
interferenze), supponiamo di applicare una differenza di
potenziale tale che generi una corrente di 1 Ampere per 1
ora nella nostra soluzione. Sappiamo che la
l’intensità di corrente moltiplicata per il tempo
espresso in secondi ci da la quantità totale di corrente
espressa in Coulomb.

Quindi 1 x 60 x 60 =
3.600 Coulomb.

Ricordando dalla seconda
legge di Faraday che per ridurre un equivalente di un
elemento sono necessari 96.500 Coulomb abbiamo:

3.600 : X = 96.500 : 1

X = 0,037 equivalenti di
idrogeno pari a 0,019 moli di idrogeno.

Visto che una mole di
gas a condizioni normali (25 ° C e pressione
atmosferica) occupa 22,4 litri, durante il nostro
esperimento abbiamo prodotto circa 0,43 litri di
idrogeno.

L’idrogeno è un
gas incolore, inodore, insapore e infiammabile. E’
il più leggero dei gas (pesa circa 14,4 volte meno
dell’aria) ed è molto meno costoso dell’elio.
Queste sue caratteristiche hanno fatto si che venisse
usato nella cosiddetta sostentazione aereostatica:
aerostati, dirigibili, palloni sonda per meteorologia.

L’idrogeno ha un
peso specifico pari a 0,09 Kg/m3 mentre
l’aria a bassa quota ha un peso specifico di 1,23
Kg/m3; per sapere in modo approssimativo quale
capacità di sollevamento ha l’idrogeno è
sufficiente fare la differenza tra i due valori: 1,14.
Quindi, a bassa quota (entro i 1.000 metri dal suolo) 1
metro cubo di idrogeno solleva 1,14 chilogrammi di peso.