O que é a Energia do Hidrogénio?

O universo é composto por uma mistura de uma vasta gama de componentes. Cada componente tem um papel vital na composição do mundo. Os componentes mais abundantes no Universo incluem hidrogênio, nitrogênio e oxigênio. O hidrogênio é o componente que mais ocorre, ocupando 75% do universo, e tem um papel maior na sustentabilidade da vida. Além de ajudar outras espécies vivas a sobreviver, o hidrogênio pode ser utilizado para gerar energia.

O hidrogênio existe em quase toda a matéria vegetal e também ocorre naturalmente na água. Embora o sol tenha uma maior percentagem de gás hidrogênio, o gás é muito leve que praticamente desaparece da superfície da terra quando transportado pelos raios solares. Assim, para obter efetivamente o gás hidrogênio, ele deve ser aproveitado da água, gás natural ou biomassa.

hidrogênio-gás

Hidrogênio é o mais básico de todos os elementos da Terra. O átomo de hidrogênio é composto por um único próton e um único elétron. Como tal, é muito abundante, mas não existe realmente como uma forma separada de matéria. Em vez disso, é normalmente combinado com outros elementos. Separar o gás hidrogênio de suas substâncias companheiras requer muito esforço, mas produz uma fonte de energia poderosa e quase limpa. Como gás, ele pode ser usado em células de combustível para alimentar motores.

O gás hidrogênio é extraído da água por uma técnica conhecida como eletrólise, que envolve correr uma alta corrente elétrica através da água para separar átomos de hidrogênio e oxigênio. O processo de eletrólise é bastante caro, pois envolve alto gasto de energia.

A energia utilizada para gerar eletricidade no processo de eletrólise é aproveitada de combustíveis fósseis como petróleo, gás natural ou carvão. Também pode ser aproveitada de fontes de energia renováveis como a energia solar, eólica e hidrelétrica para garantir que não haja emissão de gases de efeito estufa.

Obtendo volumes de hidrogênio por este método ainda está sendo pesquisado para estabelecer um método viável de gerá-lo internamente a um custo relativamente baixo.

Outro método de extração de gás hidrogênio é a reforma do metano a vapor ou a extração de vapor, o que implica a separação dos átomos de hidrogênio no metano dos átomos de carbono. É a técnica atual utilizada para a obtenção de hidrogênio gasoso em grandes quantidades. A desvantagem da reforma do metano a vapor é que ele emite uma grande quantidade de gases de efeito estufa como dióxido de carbono e monóxido de carbono para a atmosfera, que são receitas para o aquecimento global.

Para obter eletricidade do gás hidrogênio, ele é transportado para as células de combustível onde se combina com o oxigênio, e o resultado é uma reação química que gera eletricidade e calor. O gás hidrogênio também pode ser queimado apenas para alimentar os motores dos veículos. Os subprodutos desta reacção química são a água e o carbono que é utilizado para produzir metano e carvão.

Vários usos do Hidrogénio

O Hidrogénio é gerado como subproduto nas indústrias de Cloro – Álcalis. Anteriormente, era utilizado em parte para aplicações não energéticas, e a parte do balanço era queimada ou ventilada para a atmosfera. Atualmente, o hidrogênio derivado foi utilizado para a produção de produtos químicos e aplicações cativas (principalmente energéticas).

O hidrogênio é produzido para aplicações não energéticas, por exemplo, em indústrias de fertilizantes e refinarias de petróleo. Também foram desenvolvidos e demonstrados pequenos grupos geradores de energia movidos a hidrogênio, ônibus de célula de combustível, motocicletas de três rodas, duas rodas e sistemas de combustão catalítica para os setores residencial e industrial.

Vantagens da Energia do Hidrogênio

É uma Fonte de Energia Renovável e Rica em Abastecimento

O hidrogênio é uma rica fonte de energia por muitas razões, sendo a principal delas a abundância em abastecimento. Embora possa ser necessário muitos recursos para aproveitá-lo, nenhuma outra fonte de energia é infinita como o hidrogênio. Isso significa essencialmente que não há possibilidade de ele se esgotar como outras fontes de energia.

Numerosas Fontes para Produzir Hidrogênio Localmente

Hidrogênio pode ser produzido no local onde será utilizado ou de forma centralizada e depois distribuído. O gás hidrogênio pode ser produzido a partir de metano, gasolina, biomassa, carvão ou água. Os fatores como quantidade de poluição, desafios técnicos e requisitos energéticos variam dependendo das fontes utilizadas.

É Praticamente uma Fonte de Energia Limpa

Quando o hidrogênio é queimado para produzir combustível, os subprodutos são totalmente seguros, o que significa que eles não têm efeitos colaterais conhecidos. As empresas aeronáuticas realmente utilizam o hidrogênio como fonte de água potável. Depois que o hidrogênio é utilizado, ele é normalmente convertido em água potável para astronautas em estações espaciais ou de navios.

A energia do hidrogênio é não tóxica

É uma substância não tóxica que é rara para uma fonte de combustível. Isto significa que é amigável ao meio ambiente e não causa qualquer dano ou destruição à saúde humana.

Este aspecto torna-a preferida em comparação com outras fontes de combustível como a energia nuclear, o gás natural, que são extremamente perigosas ou assustadoras de aproveitar com segurança. Também permite que o hidrogênio seja utilizado em lugares onde outras formas de combustível podem não ser permitidas.

O Uso do Hidrogênio Reduz Muito a Poluição

Quando o hidrogênio é combinado com o oxigênio em uma célula de combustível, é produzida eletricidade, que pode ser usada para alimentar veículos ou acionar um motor elétrico como fonte de calor e para muitos outros usos. Quando combinado com oxigênio, os únicos subprodutos são a água e o calor, que é a vantagem de usar o hidrogênio como portador de energia.

O uso de células de combustível de hidrogênio não libera dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa ou outras partículas quando fontes renováveis como água ou energia solar são usadas no processo de produção.

É muito mais eficiente que outras fontes de energia

Hidrogênio é um tipo de energia eficiente, pois tem a capacidade de transportar muita energia para cada quilo de combustível em comparação com o diesel ou o gás. Isto significa categoricamente que um automóvel que utiliza energia de hidrogênio viajará mais de um quilômetro com igual quantidade de gasolina.

Por exemplo, em comparação com uma usina elétrica convencional baseada em combustão que normalmente gera eletricidade entre 33 a 35% de eficiência, as células combustíveis de hidrogênio são capazes de gerar eletricidade de até 65% de eficiência, tendo capacidade cerca de três vezes mais.

Utilizado para alimentação de naves espaciais

A eficiência e a potência da energia do hidrogênio o tornam uma fonte de combustível ideal para naves espaciais. A sua potência é tão elevada que é capaz de rapidamente lançar naves espaciais para missões de exploração.

É também a forma mais segura de energia para realizar uma tarefa tão intensiva em termos energéticos. A energia do hidrogênio é, na verdade, 3 vezes mais potente do que a gasolina e outras fontes de combustível de origem fóssil. Isto significa, idealmente, que você precisa de menos hidrogênio para completar uma enorme tarefa.

Também oferece energia motriz para aviões, barcos, carros e aplicações tanto portáteis como estacionárias de células de combustível. A desvantagem de usar hidrogênio em carros é que é praticamente difícil de armazenar em tanques criogênicos ou de alta pressão.

Um Sistema de Produção Sustentável

Electrólise é um método no qual a água é separada em hidrogênio e oxigênio. Neste caso, a energia renovável pode ser utilizada para alimentar os electrolisadores para produzir hidrogénio a partir da água que fornece um sistema sustentável independente dos produtos petrolíferos e que também não é poluente, não produzindo emissões. Algumas das fontes renováveis utilizadas para alimentar os eletrolíticos são energia eólica, hídrica, solar e das marés.

Após o hidrogênio ser produzido em um eletrolízer, ele pode ser utilizado em uma célula de combustível para produzir eletricidade. Os subprodutos gerados no processo de célula de combustível são a água e o calor. Se as células a combustível operam a altas temperaturas, o sistema pode ser configurado como um co-gerador, com a energia residual utilizada para aquecimento.

Desvantagens da Energia do Hidrogênio

Embora a energia do hidrogênio tenha muitos benefícios admiráveis, ela não é realmente a fonte de energia preferida, limpa e barata para a maioria dos governos e empresas. No estado gasoso, ela é bastante volátil.

Embora sua volatilidade lhe dê uma vantagem sobre outras fontes de energia em termos de realização de inúmeras tarefas, ela também a torna arriscada de usar e trabalhar. Algumas das desvantagens da energia do hidrogênio incluem:

A energia do hidrogênio é cara

Eletrólise e reforma a vapor, os dois principais processos de extração de hidrogênio, são extremamente caros. Esta é a verdadeira razão pela qual não é muito utilizada em todo o mundo. Hoje, a energia do hidrogênio é usada principalmente para alimentar a maioria dos veículos híbridos.

É necessária muita pesquisa e inovação para descobrir formas baratas e sustentáveis de aproveitar esta forma de energia. Até lá, a energia do hidrogênio permaneceria exclusivamente para os ricos.

Complicações do armazenamento

Uma das propriedades do hidrogênio é que ele tem uma densidade menor. Na verdade, é muito menos denso do que a gasolina. Isto significa que tem de ser comprimido até ao estado líquido e armazenado da mesma forma a temperaturas mais baixas para garantir a sua eficácia e eficiência como fonte de energia.

Esta razão também explica porque é que o hidrogénio deve ser sempre armazenado e transportado sob alta pressão, razão pela qual o transporte e o uso comum está longe de ser viável.

Não é a fonte de energia mais segura

A potência do hidrogénio não deve ser subestimada de todo. Embora a gasolina seja um pouco mais perigosa que o hidrogênio, o hidrogênio é uma substância altamente inflamável e volátil que freqüentemente faz manchetes por seus potenciais perigos. Em comparação com o gás, o hidrogénio não tem cheiro, o que torna quase impossível qualquer detecção de fugas. Para detectar vazamentos, é necessário instalar sensores.

Tricky to Move Around

É uma tarefa assustadora transportar o hidrogênio de forma brilhante devido à sua leveza. O petróleo pode ser transportado com segurança porque é empurrado principalmente através de tubulações.

O carvão pode ser transportado convenientemente em caminhões basculantes. O hidrogênio também apresenta desafios quando se considera o transporte em grandes quantidades, razão pela qual é transportado principalmente em pequenos lotes apenas.

Depende de combustíveis fósseis

A energia do hidrogênio é renovável e tem um impacto ambiental mínimo, mas sua separação do oxigênio requer outras fontes não renováveis, como carvão, petróleo e gás natural. Os combustíveis fósseis ainda são necessários para produzir hidrogênio combustível.

A energia do hidrogênio não pode sustentar a população

Embora o hidrogênio seja abundante em suprimento, o custo de aproveitá-lo limita a sua utilização extensiva. Como você percebe, é bastante desafiador perturbar o status quo.

Energia de combustíveis fósseis ainda domina o mundo. Também não há nenhuma estrutura criada para garantir energia de hidrogênio barata e sustentável para o proprietário normal do carro no futuro.

Se o hidrogênio se tornasse barato agora, levaria anos para se tornar a fonte de energia mais utilizada, uma vez que os próprios veículos e postos de serviço precisariam ser personalizados para atender aos requisitos de hidrogênio. Isto exigiria um enorme dispêndio de capital.

É um facto que a energia do hidrogénio é um recurso renovável porque está abundantemente disponível, e os seus impactos enormemente negligenciados. No entanto, as empresas de hidrogênio precisarão, em um sentido real, de outras formas de energia não renovável, como a fóssil (carvão, gás natural e petróleo) para separá-la do oxigênio. Podemos ser capazes de minimizar a dependência excessiva em combustíveis fósseis quando abraçamos a energia do hidrogênio, mas será assustador se livrar dela do sistema.

U.S. DoE
U.S. EPA
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Um verdadeiro ambientalista de coração ❤️. Fundada a Conserve Energy Future com o único lema de fornecer informações úteis relacionadas ao nosso ambiente em rápido esgotamento. A menos que você acredite fortemente na idéia de Elon Musk de fazer de Marte outro planeta habitável, lembre-se que realmente não há nenhum ‘Planeta B’ em todo este universo.

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