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Físico-Química - 10º ano

Hidrogénio

Autor: Ana Baptista

Escola Secundária de Póvoa de Lanhoso

Data de Publicação: 28/01/2007

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Hidrogénio

Porque é o Hidrogénio considerado o combustível do futuro?

 

Hidrogénio – O Combustível do Futuro

O hidrogénio é o elemento mais abundante no universo (75%) e também o terceiro elemento mais presente na Terra. É incolor e inodoro.

Este elemento tem excelentes propriedades tanto como combustível (Um quilo de hidrogénio possui aproximadamente a mesma energia que 3,5 litros de petróleo ou 2,1 quilos de gás natural ou 2,8 quilos de gasolina.) quanto como transmissor de energia. Pode ser obtido por múltiplas formas bastante eficazes: por electrólise da água; por reforma de álcool e hidrocarbonetos (metanol, etanol, metano, gás natural e outros), etc. Assim, é considerado por muitos o ‘’combustível ideal’’.

Quando combinado com uma célula de combustível, o hidrogénio oferece uma produção de electricidade silenciosa e de alta eficácia. Mais significativo é que se poderia abrir o caminho para uma energia sem emissões em toda parte, de casas até carros. Nenhuma tecnologia isolada oferece oportunidades tão amplas.

O Hidrogénio, quando produzido por fontes de energia renováveis, a sua utilização através de células de combustível, é totalmente limpa, formando apenas como produtos da reacção água e calor, não havendo quaisquer emissões de partículas, monóxido de carbono, dióxido de carbono (CO2), óxidos de azoto (NOx) e óxidos de enxofre (SOx), que são responsáveis por problemas ambientais tais como chuvas ácidas, problemas respiratórios e pelo aquecimento global do planeta.

Sendo assim, o hidrogénio tem um grande potencial ambiental, fazendo parte de um ciclo de vida limpo, tornando-se um sério candidato a substituir a actual economia baseada nos combustíveis fosseis. Para que isto seja possível terá que se criar as seguintes infra-estruturas:

.     Produção de Hidrogénio;

.     Armazenamento / transporte / distribuição do Hidrogénio;

.     Utilização final do Hidrogénio.

 

ARMAZENAMENTO DO HIDROGÉNIO

Os principais sistemas de armazenagem de hidrogénio são:

.     Reservatórios de gás comprimido

.     Reservatórios para hidrogénio líquido

.     Hidretos metálicos (alta e baixa temperatura)

.     Absorção de gás em sólidos

.     Micro-esferas

(ver anexo)

 

Vantagens do hidrogénio

 

1 - Veículos movidos a hidrogénio não terão motor a combustão. Os motores serão eléctricos, o que evitará a poluição do meio ambiente.

2 - O processo de geração de energia é descentralizado. Não será necessário construir hidroeléctricas gigantescas. O hidrogénio pode ser produzido a partir de várias fontes: água, combustíveis fósseis e biomassa. Essa produção pode ainda ser feita com o aproveitamento da energia solar ou eólica.

3 - Fonte renovável, inesgotável e não poluente. A produção de energia pode ser realizada em qualquer lugar.

4 - A geração de energia por meio de pilhas a combustível é pelo menos duas vezes mais eficaz do que a obtida pelos processos tradicionais.

 

O Hidrogénio na indústria automóvel

 

"Os países ocidentais precisam de uma energia que nos liberte da dependência do petróleo", afirmam entendidos, antevendo que "nos próximos anos vai-se acelerar a revolução no sector energético com a adopção da pilha de hidrogénio".·

Na verdade, os grandes construtores automóveis mundiais estão a investir em força no desenvolvimento de protótipos com motores híbridos, que funcionam com combustíveis fósseis (gasolina, gasóleo ou gás natural) e com hidrogénio. Em Novembro, o consórcio Clean Energy Partnership (CEP), formado pelos grupos automóveis BMW, DaimlerChrysler e General Motors/Opel e pelas energéticas BVG, Hydro/GHW, Linde e Vattenfall Europe, inaugurou em Berlim o primeiro posto de abastecimento de hidrogénio.·

A BMW chegou a dizer na altura que, em 2010, será possível circular só com hidrogénio, mostrando-se esperançada que até lá todas as grandes cidades europeias tenham postos de abastecimento.

 

Cronograma para o uso do hidrogénio como fonte de energia e combustível:

2002 a 2020

Prazo

Cenário previsto

5 anos

Indústria automobilística lança em escala pré-comercial protótipos de veículos movidos a hidrogénio; cresce o número de aparelhos electrónicos que utilizam a energia gerada a partir de hidrogénio.

10 anos

Geradores de energia à base de hidrogénio são instalados em unidades residenciais e empresas; começa a produção comercial de veículos que utilizam esse tipo de combustível.

20 anos

A utilização do hidrogénio é disseminada por toda a sociedade, tanto como combustível quanto na geração de energia. O uso massificado do elemento reduz os custos de implantação dos sistemas.

Fonte: professor Paulo Emílio Miranda – Laboratório de Hidrogénio da Coppe/UFRJ

 

 

Anexo

Reservatórios de gás comprimido

Com o desenvolvimento de novos materiais, permitiram o fabrico de reservatórios de armazenagem de gás comprimido que podem suportar o armazenamento do hidrogénio a altas pressões (no máximo de 800 atm). Actualmente os custos económicos e energéticos estão muito elevados mas a tecnologia está disponível.

Reservatórios de hidrogénio líquido

Através de técnicas criogénicas podem ser alcançadas temperaturas muito baixas, tornando possível condensar o hidrogénio gasoso (à volta de -253 ºC). Desta forma uma maior quantidade de hidrogénio pode ser armazenada e transportada.

Densidade do hidrogénio: 0,071 kg/litro

Densidade da Gasolina : 0,73 kg/litro

Poder calorífico Inferior do hidrogénio: 8600 kJ/litro

Poder calorífico Inferior da gasolina: 31700 kJ/litro

Hidretos metálicos (alta e baixa temperatura)

Existem diversos metais puros e ligas metálicas que podem combinar-se com o hidrogénio produzindo hidretos metálicos. Os hidretos decompõem-se normalmente quando atingem temperaturas entre os 60 e 70 ºC, e libertam o hidrogénio. Assim, o hidrogénio pode ser armazenado numa forma condensada, através de uma compressão relativamente simples. Este sistema de armazenamento promete tornar-se seguro e eficiente, mas a razão entre o hidrogénio armazenado e o peso da "esponja do hidreto metálico" necessita de ser aumentada.

Absorção de gás em sólidos

A absorção de moléculas de hidrogénio em carbonos activos pode armazenar quantidades interessantes de hidrogénio. Tal como hidretos metálicos esta tecnologia promete tornar-se segura e eficiente.

Micro-esferas

Existem esferas de vidro muito pequenas que podem armazenar o hidrogénio a pressões elevadas, sendo o processo de armazenagem feito com o gás a temperaturas elevadas, no qual o mesmo pode passar através da estrutura de vidro. Dependendo da temperatura, o vidro é impermeável ao hidrogénio que está dentro da esfera (baixa temperatura) ou permeável (alta temperatura) de forma a ser libertado.

Transporte e distribuição

O transporte do hidrogénio pode ser feita de forma similar ao transporte de gás natural (na forma gasosa de H2).

O hidrogénio gasoso pode ser transferido e distribuído através de condutas (tubos) de hidrogénio longas; durante muitos anos este meio de transporte e distribuição tem sido realizado para fins industriais em muitos países, sem problemas de maior.

A possibilidade de usar pipelines como condutas de gás para transportar o hidrogénio ainda não esta completamento provado devido à alta difusibilidade do hidrogénio.

O Hidrogénio líquido é em princípio mais fácil de lidar, mas terá de se manter uma temperatura extremamente baixa de -253ºC através de todo o sistema de armazenamento, transporte e distribuição.

Embora só existam actualmente cerca de 700 milhas de pipelines de hidrogénio nos Estados Unidos da América, Alemanha e Inglaterra, o que não representa muito quando comparado com o gás natural, é importante notar que os pipelines de hidrogénio em operação hoje em dia, têm-se revelado fiáveis.

Outrora, já existiu na América um gás chamado "Town Gas" que era fabricado a partir do carvão e continha tipicamente 50 % de hidrogénio e os restantes 50 % eram composto sobretudo por metano e CO2, com 3% a 6% de CO. Este gás era utilizado para iluminar as ruas ao anoitecer e para o aquecimento e iluminação de habitações da classe média. Este tipo de gás é ainda hoje utilizado extensivamente em algumas partes do mundo, tal com a China e outros países asiáticos.

 

 

Bibliografia

Http://www.soaresoliveira.br

Http://www.abcmc.org.br

Http://www.sebraesp.com.br

Http://www.faperj.br

Http://ouvidoria.petrobras.com.br

http://www.ipv.pt

Http://www.inovacaotecnologica.com.br

Http://feiradeciencias.com

 

Ana Baptista

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