{"id":1183,"date":"2009-01-26T10:19:45","date_gmt":"2009-01-26T10:19:45","guid":{"rendered":""},"modified":"2021-07-10T20:33:37","modified_gmt":"2021-07-10T23:33:37","slug":"fontes_de_hidrogenio","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/localhost\/energia\/celula_combustivel\/fontes_de_hidrogenio.html","title":{"rendered":"Fontes de Hidrog\u00eanio"},"content":{"rendered":"\n

O hidrog\u00eanio \u00e9 o mais simples e mais comum elemento do universo. Ele comp\u00f5e 75% de sua massa, e 90% de suas mol\u00e9culas. Possui a maior quantidade de energia por unidade de massa que qualquer outro combust\u00edvel conhecido – 52.000 British Thermal Units (BTU) – Unidades T\u00e9rmicas Brit\u00e2nicas – por libra (ou 120,7 kilojoules por grama), cerca de tr\u00eas vezes mais calor por libra que o petr\u00f3leo estando em seu estado l\u00edquido. Quando resfriado ao estado l\u00edquido, o hidrog\u00eanio de baixo peso molecular ocupa um espa\u00e7o equivalente a 1\/700 daquele que ocuparia no estado gasoso, sendo poss\u00edvel ent\u00e3o o seu armazenamento e transporte.<\/p>\n\n\n\n

No seu estado natural e sob condi\u00e7\u00f5es normais, o hidrog\u00eanio \u00e9 um g\u00e1s incolor, inodoro e ins\u00edpido. \u00c9 um condutor de energia, uma forma de energia secund\u00e1ria que deve ser processada como veremos adiante, como a eletricidade.<\/p>\n\n\n\n

O hidrog\u00eanio \u00e9 uma mol\u00e9cula com grande capacidade de armazenar energia e por este motivo sua utiliza\u00e7\u00e3o como fonte renov\u00e1vel de energia el\u00e9trica e tamb\u00e9m t\u00e9rmica vem sendo amplamente pesquisada. Se for produzido a partir de fontes renov\u00e1veis (etanol e \u00e1gua) e tecnologias renov\u00e1veis, como as c\u00e9lulas fotovoltaicas, turbinas e\u00f3licas e turbinas de hidrel\u00e9tricas, o hidrog\u00eanio torna-se um combust\u00edvel renov\u00e1vel e ecologicamente correto.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9 um elemento qu\u00edmico largamente encontrado na \u00e1gua, no ar, nos seres vivos, no petr\u00f3leo e, para ter um aproveitamento como fonte de energia eficiente, deve estar na forma pura – gasosa ou l\u00edquida. Apresenta uma inflamabilidade elevada, mas n\u00e3o \u00e9 maior que a do g\u00e1s natural, uma fonte energ\u00e9tica que est\u00e1 em expans\u00e3o no Brasil e dever\u00e1 ser uma das principais fontes de hidrog\u00eanio, pois na sua estrutura de hidrocarboneto, \u00e9 encontrado o metano (CH4).<\/p>\n\n\n\n

O hidrog\u00eanio molecular (H2) existe como dois \u00e1tomos ligados pelo compartilhamento de el\u00e9trons – liga\u00e7\u00e3o covalente. Cada \u00e1tomo \u00e9 composto por um pr\u00f3ton e um el\u00e9tron. Como o hidrog\u00eanio tem densidade de 1\/14 em rela\u00e7\u00e3o ao ar, alguns cientistas acreditam que este elemento \u00e9 a fonte de todos os demais, por processos de fus\u00e3o nuclear.<\/p>\n\n\n\n

Quando queimado com oxig\u00eanio puro, os \u00fanicos produtos s\u00e3o calor e \u00e1gua. Quando queimado com ar, constitu\u00eddo por cerca de 68% de nitrog\u00eanio, alguns \u00f3xidos de nitrog\u00eanio (NOX) s\u00e3o formados. Ainda assim, a queima de hidrog\u00eanio produz menos poluentes atmosf\u00e9ricos que os combust\u00edveis f\u00f3sseis.<\/p>\n\n\n\n

Num sistema de c\u00e9lula a combust\u00edvel, a utiliza\u00e7\u00e3o do hidrog\u00eanio puro traz vantagens como n\u00e3o necessitar de reformadores (equipamento utilizado para extrair o hidrog\u00eanio de uma fonte deste combust\u00edvel, tal como o g\u00e1s natural), diminuindo o tamanho e custo do sistema, al\u00e9m de n\u00e3o contaminar as membranas e eletrodos que s\u00e3o sens\u00edveis a alguns compostos.<\/p>\n\n\n\n

Principais Fontes de Hidrog\u00eanio<\/strong><\/p>\n\n\n\n

G\u00e1s Natural<\/strong>
O g\u00e1s natural \u00e9 uma fonte de energia rica em hidrog\u00eanio, com a rela\u00e7\u00e3o de um \u00e1tomo de carbono para quatro \u00e1tomos de hidrog\u00eanio. \u00c9 um dos combust\u00edveis f\u00f3sseis mais utilizados no mundo, com sua participa\u00e7\u00e3o na matriz energ\u00e9tica mundial de aproximadamente de 23%, atr\u00e1s apenas do petr\u00f3leo que est\u00e1 com 40%.<\/p>\n\n\n\n

Dentre os principais combust\u00edveis f\u00f3sseis, como o petr\u00f3leo e o carv\u00e3o, o g\u00e1s natural \u00e9 o menos poluente.<\/p>\n\n\n\n

Hoje, aproximadamente a metade da produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio no mundo prov\u00e9m do g\u00e1s natural, e a maior parte da produ\u00e7\u00e3o em escala industrial \u00e9 pelo processo de reforma a vapor, ou como um subproduto do refino de petr\u00f3leo e produ\u00e7\u00e3o de compostos qu\u00edmicos.<\/p>\n\n\n\n

Para ser utilizado numa c\u00e9lula a combust\u00edvel, o g\u00e1s natural passa pelo processo de reforma para se obter o hidrog\u00eanio. A reforma a vapor do g\u00e1s natural utiliza energia t\u00e9rmica \u2013 calor – para separar os \u00e1tomos de hidrog\u00eanio do \u00e1tomo de carbono no metano (CH4), e envolve a rea\u00e7\u00e3o do g\u00e1s natural com vapor d\u2019\u00e1gua a alta temperatura em superf\u00edcies catal\u00edticas \u2013 platina ou n\u00edquel. O processo extrai os \u00e1tomos de hidrog\u00eanio, deixando o di\u00f3xido de carbono como subproduto.<\/p>\n\n\n\n

Este processo realiza-se em duas fases:<\/p>\n\n\n\n

Fase 1: A rea\u00e7\u00e3o decomp\u00f5e o combust\u00edvel em \u00e1gua e mon\u00f3xido de carbono (CO).<\/p>\n\n\n\n

Fase 2: Uma rea\u00e7\u00e3o posterior transforma o mon\u00f3xido de carbono e a \u00e1gua em di\u00f3xido de carbono e hidrog\u00eanio.<\/p>\n\n\n\n

Estas rea\u00e7\u00f5es ocorrem sob temperaturas de 200\u00baC ou maiores. Em c\u00e9lulas a combust\u00edvel de \u00f3xido s\u00f3lido (SOFC) ou carbonato fundido (MCFC), a reforma a vapor ocorre internamente devido \u00e0 alta temperatura \u2013 entre 600\u00b0C e 1000\u00b0C. O catalisador a esta temperatura pode ser o n\u00edquel, mais barato que a platina, pois nesta temperatura as rea\u00e7\u00f5es de cat\u00e1lise ocorrem mais facilmente dispensando um catalisador de alt\u00edssima taxa de rea\u00e7\u00f5es e caro como a platina.<\/p>\n\n\n\n

Do ponto de vista ambiental este sistema de produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio n\u00e3o \u00e9 considerado sustent\u00e1vel, devido \u00e0s emiss\u00f5es de CO2, que contribui para o efeito de estufa.<\/p>\n\n\n\n

A reforma a g\u00e1s natural tem se mostrado o meio de menor custo para produzir o hidrog\u00eanio comercial, mas como pode ser observado acima, o g\u00e1s natural \u00e9 um hidrocarboneto, e emite CO2 no processo de convers\u00e3o. Entretanto, se o pico global da produ\u00e7\u00e3o de g\u00e1s natural ocorrer por volta de 2020, como predizem alguns ge\u00f3logos, ser\u00e1 necess\u00e1rio descobrir outros m\u00e9todos de produzir hidrog\u00eanio ou utilizar um combust\u00edvel renov\u00e1vel como o etanol \u2013 \u00e1lcool da cana-de-a\u00e7\u00facar, e esta dever\u00e1 ser a principal aposta brasileira.<\/p>\n\n\n\n

Etanol<\/strong>
O etanol \u00e9 hoje uma das principais fontes de energia no Brasil. \u00c9 uma fonte de energia renov\u00e1vel, pouco poluente, e se aplicado em c\u00e9lulas a combust\u00edvel, possibilita uma efici\u00eancia energ\u00e9tica melhor que a utilizada hoje e com praticamente nenhuma emiss\u00e3o de poluentes.<\/p>\n\n\n\n

Al\u00e9m disso, o Brasil \u00e9 o maior produtor mundial de cana-de-a\u00e7\u00facar, e tamb\u00e9m o maior produtor de a\u00e7\u00facar e etanol (\u00e1lcool). Movimenta anualmente cerca de 12 bilh\u00f5es de d\u00f3lares e emprega diretamente aproximadamente um milh\u00e3o de trabalhadores, e indiretamente cerca 3,5 milh\u00f5es, com a maior parte das unidades produtoras e de mercado de trabalho localizadas nos Estados de S\u00e3o Paulo e do Paran\u00e1.<\/p>\n\n\n\n

No ano de 2003, a produ\u00e7\u00e3o de \u00e1lcool chegou a 14,4 bilh\u00f5es de litros em todo o pa\u00eds, com o Centro-Sul respons\u00e1vel por 12,9 bilh\u00f5es de litros desse total. \u00c9 um volume 16,72% acima dos 11,014 bilh\u00f5es de litros produzidos na safra 02\/03. Isto se deve \u00e0s novas variedades de mat\u00e9ria-prima, \u00e0s condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas favor\u00e1veis e \u00e0 melhoria da efici\u00eancia industrial das unidades produtoras.<\/p>\n\n\n\n

O etanol \u00e9 produzido a partir de amido de milho, da cana-de-a\u00e7\u00facar, da beterraba e de outras mat\u00e9rias-primas, e tem sido usado por d\u00e9cadas como combust\u00edvel para transporte em v\u00e1rias partes do mundo. Apresenta energia densa e l\u00edquida que pode ser estocada compactamente, cont\u00e9m 35% de oxig\u00eanio, e possui uma combust\u00e3o limpa. Pode ser produzido no pa\u00eds, o que diminui a necessidade do \u00f3leo importado e dos derivados de petr\u00f3leo, contribui para a seguran\u00e7a energ\u00e9tica dos pa\u00edses e fornece suporte econ\u00f4mico e mercados alternativos para as safras da mat\u00e9ria-prima utilizada.<\/p>\n\n\n\n

Quando o etanol substitui o petr\u00f3leo, os benef\u00edcios ambientais incluem menores emiss\u00f5es de CO2. E ao contr\u00e1rio de outros combust\u00edveis oxigenados, o etanol n\u00e3o \u00e9 nocivo ao meio ambiente no caso de ocorrerem derramamentos ou vazamentos. Por possuir estes atributos, o etanol possui um futuro forte como combust\u00edvel alternativo ou como combust\u00edvel adicional para mecanismos de combust\u00e3o interna. A demanda por etanol \u00e9 crescente e a ind\u00fastria do etanol responde com progressos, como uma tecnologia de produ\u00e7\u00e3o mais eficiente e com uma capacidade de produ\u00e7\u00e3o maior.<\/p>\n\n\n\n

Quando o etanol \u00e9 usado em uma c\u00e9lula a combust\u00edvel, pode gerar al\u00e9m de energia, importantes contribui\u00e7\u00f5es ambientais, al\u00e9m de abrir novos mercados com a gera\u00e7\u00e3o distribu\u00edda e com aplica\u00e7\u00f5es avan\u00e7adas em sistemas de transporte. Por este motivo, a ind\u00fastria do etanol est\u00e1 come\u00e7ando a ter um papel mais importante nos mercados futuros.<\/p>\n\n\n\n

As c\u00e9lulas a combust\u00edvel com etanol usado diretamente s\u00e3o conhecidas como DEFCs \u2013 Direct Ethanol Fuel Cells\/Etanol Direto. No Brasil, assim como nos EUA, existem estudos procurando viabilizar a utiliza\u00e7\u00e3o do etanol nas CaCs, mas ainda est\u00e3o em fase de desenvolvimento.<\/p>\n\n\n\n

As principais caracter\u00edsticas do Etanol est\u00e3o abaixo:<\/p>\n\n\n\n