Entendendo as células de hidrogênio com química do segundo grau

Um dos destaques da Feira de Hanover 2022 (vide aqui) foram as células de hidrogênio.

O mundo vem procurando desenvolver alternativas viáveis aos combustíveis fósseis, devido à crescente preocupação com sustentabilidade do planeta. As células de hidrogênio são uma dessas alternativas.

O princípio básico é bem simples – tão simples quanto aulas de química do segundo grau.

O hidrogênio é o primeiro elemento químico da tabela periódica. É o mais leve elemento, além de ser altamente reativo – tanto que dificilmente ele vai ser encontrado no formato puro, mas sim, vai estar sempre ligado à alguma outra molécula.

O hidrogênio na forma comum é composto de um próton e um elétron, não tem nem nêutron.

Através da eletrólise, que consiste em passar uma corrente elétrica pela água, é possível decompor a água em gás hidrogênio e oxigênio:

2H20 -> 2H2 + 02

O hidrogênio, que pode ser utilizado como combustível, é o mesmo que compõe a água!

O hidrogênio é o primeiro elemento químico da tabela periódica. É o mais leve elemento, além de ser altamente reativo – tanto que dificilmente ele vai ser encontrado no formato puro, mas sim, vai estar sempre ligado à alguma outra molécula.

O gás hidrogênio, na presença de oxigênio e de uma faísca, vai queimar, gerando energia:

2H2 + 02 -> 2H20

O produto da reação é água. Ou seja, com uma célula de hidrogênio, produzimos energia para movimentar um carro, e o resultado é água, dá até para beber!

É possível produzir energia elétrica a partir da reação acima, através de uma chamada célula de energia com uma membrana chamada PEM (vide aqui). Note a simetria: uso eletricidade para separar o hidrogênio, e agora, recupero a eletricidade – e isso torna o hidrogênio muito interessante para carros elétricos.

(Veículo movido a hidrogênio – Foto tirada na feira de Hanover)

Bom demais para ser verdade, não? Se olhar só para a segunda parte do ciclo, sim, é isso mesmo. A “pegadinha” é o ciclo completo. Não temos no planeta imensas reservas de gás hidrogênio esperando para serem extraídas (se tivesse, ou esse explodiria facilmente ou evaporaria para fora da Terra, por ser leve). Devemos gerar o hidrogênio, e a principal forma de fazer isso é através da eletrólise.

Ora, mas se utilizarmos carvão ou petróleo para gerar energia para a eletrólise, não vai adiantar de nada – a conta não vai fechar.

Por isso, uma solução melhor seria utilizar uma fonte renovável (eólica, solar) + para gerar energia elétrica. A usina eólica produz eletricidade, a energia é armazenada em células de hidrogênio, para serem utilizadas posteriormente em veículos elétricos ou qualquer outra aplicação que utilize eletricidade – note a versatilidade da solução.

É por isso que na feira, tinha um pavilhão inteiro com essas três tecnologias: células de hidrogênio, energia eólica e motores elétricos.

Outros pontos de pesquisa e desenvolvimento:

O gás deve ser comprimido, para poder ser armazenado de forma eficiente – e quando o gás é comprimido à muita pressão, vira líquido (das aulinhas de física). Por isso, tinham fornecedores de compressores de hidrogênio na feira.

(Compressor de hidrogênio – Foto tirada na feira de Hanover)

Para armazenar, é necessário um tanque parrudo – tipo um botijão de gás gigante – e também havia fornecedores com os mesmos. Aliás, essa é uma desvantagem do veículo a hidrogênio, carregar esse peso extra.

(Tanque para armazenar hidrogênio – foto tirada na feira de Hanover)

Para reabastecer o hidrogênio, havia uma espécie de posto de combustível – porém, a vedação e pressão do mesmo são extremamente maiores do que o do posto de gasolina comum!

(Conceito de bomba de abastecimento de hidrogênio – foto tirada na feira de Hanover).

Além disso, pesquisas de catalisadores para otimizar a reação, filtros diversos para retirar impurezas nesses processo, institutos de pesquisa mostrando trabalhos, etc…

Note que tudo isso é química e física. Não há nada de “digital”. Células de hidrogênio não seguem a Lei de Moore, portanto, não podemos comparar esta tecnologia ao desenvolvimento de computadores, por exemplo. Tanto é que as primeiras ideias de células de hidrogênio são da década de 60. Essa tecnologia vai evoluir a seu modo.

O quão próximo da realidade está? A tecnologia existe, a química básica não é tão complicada. O problema é realmente a cadeia toda ser eficiente a ponto de valer a pena.

Será que um dia a conta vai fechar, e veremos uma base imensa de veículos a hidrogênio? Não sei, vamos torcer para que sim, e ir acompanhando a evolução do mesmo.

Veja também:

https://www.hannovermesse.de/en/expo/exhibitor-media-library

Um comentário sobre “Entendendo as células de hidrogênio com química do segundo grau

  1. Pingback: Entendendo as células de hidrogênio com química do segundo grau – CURIOSIDADES NA INTERNET

Deixe um comentário

Faça o login usando um destes métodos para comentar:

Logotipo do WordPress.com

Você está comentando utilizando sua conta WordPress.com. Sair /  Alterar )

Imagem do Twitter

Você está comentando utilizando sua conta Twitter. Sair /  Alterar )

Foto do Facebook

Você está comentando utilizando sua conta Facebook. Sair /  Alterar )

Conectando a %s