Engenheiros desenvolvem processo para gerar e armazenar hidrogênio

Técnica permite produção de células de combustível para veículos e recarga de baterias em dispositivos eletrônicos portáteis.

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21 Junho 2010 | 12h09

Pesquisadores desenvolvem novo processo para armazenar e gerar hidrogênio para células a combustível. Crédito: Purdue.

Pesquisadores desenvolvem novo processo para armazenar e gerar hidrogênio para células a combustível. Crédito: Purdue University photo / Andrew Hancock.

Engenheiros químicos da Universidade Pordue desenvolveram um novo processo para gerar e armazenar hidrogênio, atuando como células de combustível de veículos. Denominado hidrotermólise, o método usa um produto químico em pó chamado borano de amônia, possuindo um dos mais altos teores de hidrogênio de todos os materiais sólidos.

“Este é o primeiro processo a fornecer valores excepcionalmente altos de rendimento de hidrogênio em temperaturas próximas das de operação da célula de combustível sem a utilização de um catalisador, tornando-se promissor para veículos movidos a hidrogênio”, diz Arvind Varma, diretor da Faculdade de Engenharia Química da universidade.

A nova técnica combina hidrólise e termólise, dois processos de geração de hidrogênio que, isolados, não são práticos para aplicações em veículos. “A reciclagem não é importante para aplicações de pequena escala, como produtos eletrônicos portáteis, mas é necessária antes que o processo se torne prático para carros”, disse Varma. O método também pode ser usado para produzir hidrogênio para células de combustível para recarga de baterias em dispositivos eletrônicos portáteis, como notebooks, telefones celulares, assistentes digitais pessoais, câmeras digitais, dispositivos portáteis para diagnóstico médico e desfibriladores.


Borano de amônia contém 19,6% de hidrogênio, uma taxa elevada, que significa que uma quantidade e um volume relativamente pequenos do material armazenam grandes quantidades de hidrogênio. “A chave é como liberar o hidrogênio a partir deste composto de forma eficiente, e é isso que descobrimos”, disse Varma.

Na hidrólise, a água é combinada com borano de amônia e o processo requer um catalisador para gerar o hidrogênio, enquanto que na termólise o material deve ser aquecido a mais de 170ºC, ou mais de 330 F, para liberar uma quantidade suficiente de hidrogênio. No entanto, as células de combustível que serão usadas em carros operam a cerca de 80º C. Células a combustível de hidrogênio geram eletricidade para fazer funcionar um motor elétrico. Varma explica que o novo processo promete aproveitar o calor desperdiçado das células de combustível para operar o reator de geração de hidrogênio.

Os pesquisadores realizaram experimentos utilizando um vaso reator operando à mesma temperatura das células de combustível. O processo requer a manutenção do reator a uma pressão de menos de 200 libras por polegada quadrada, muito inferior a 5.000 psi necessárias para os atuais veículos de teste movidos a hidrogênio que usam gás de hidrogênio comprimido armazenado em tanques.

Em alguns experimentos, os pesquisadores utilizaram água contendo uma forma de hidrogênio chamada deutério. Usar água que contem deutério em vez de hidrogênio permitiu aos pesquisadores determinar quanto hidrogênio é gerado a partir da reação de hidrólise e quanto a partir da reação de termólise, detalhes críticos para o entendimento do processo.

Em condições ideais, o hidrogênio obtido pela hidrotermólise foi de 14% do peso total do borano de amônia e água utilizados no processo. “Isso é significativamente mais elevado que os rendimentos de hidrogênio a partir de outros sistemas experimentais relatados na literatura científica”, ressalta Varma.

“Isso é importante porque o Departamento de Energia dos E.U. fixou uma meta para 2015 de 5,5% em peso de hidrogênio para sistemas de armazenamento de hidrogênio, ou seja, o hidrogênio disponível deve ser de pelo menos 5,5% do peso total de um sistema”, explica. “Se, por exemplo, você obtém somente 7% de hidrogênio do material, você não vai fazer essa exigência de 5,5% do peso combinado de todo o sistema, que inclui o reator, tubulação, o borano de amônia, água, válvulas e outros equipamentos necessários”. Os pesquisadores determinaram que uma concentração de 77% de borano de amônia é ideal para produção de hidrogênio utilizando o máximo de novo processo.