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Energia de hidrogénio é bastante cara. Mas um recente avanço pode mudar isso
A procura por fontes de energia limpa e sustentável continua a ser um dos maiores desafios da atualidade. As células de combustível de hidrogénio surgem como uma alternativa promissora aos combustíveis fósseis, mas a sua implementação prática tem sido dificultada por barreiras tecnológicas e económicas significativas. Contudo, este recente avanço poderá levar a uma mudança no tema.
Altas temperaturas são um desafio na utilização de hidrogénio
As células de combustível de hidrogénio, especificamente as do tipo de óxido sólido (SOFC), são vistas com grande entusiasmo como uma alternativa à combustão de combustíveis fósseis. Contudo, a sua adoção generalizada tem sido limitada por serem notoriamente difíceis e dispendiosas de gerir. Este obstáculo explica, em grande parte, a ausência desta tecnologia no nosso dia a dia.
O problema central reside no processo de funcionamento. As SOFC convertem diretamente o gás hidrogénio em energia e água, num processo altamente eficiente e duradouro. No entanto, para que esta conversão ocorra, são necessárias temperaturas de funcionamento extremamente elevadas, que variam entre os 700 e os 800 graus Celsius.
Estes requisitos térmicos encarecem os materiais de construção e a gestão dos sistemas, o que os torna impraticáveis para um uso comercial ou doméstico.
Um avanço recente poderá, no entanto, alterar este paradigma. Num artigo publicado na revista Nature Materials a 8 de agosto, uma equipa de investigadores anunciou o desenvolvimento de um novo tipo de SOFC que contorna o problema fundamental da temperatura.
A nova célula de combustível consegue operar a apenas 300 graus Celsius, menos de metade da temperatura anteriormente exigida.
Reduzir a temperatura de funcionamento para 300 °C permitiria uma diminuição drástica dos custos dos materiais e abriria a porta a sistemas para o consumidor final.
Afirmou Yoshihiro Yamazaki, autor sénior do estudo e engenheiro de materiais na Universidade de Kyushu, no Japão.
A reengenharia do eletrólito
Para alcançar este resultado, a equipa de investigação focou-se na reengenharia do eletrólito, uma camada cerâmica composta por diferentes estruturas atómicas organizadas numa rede cristalina.
Nas células de combustível de hidrogénio, os iões de hidrogénio com carga positiva, ou protões, viajam através destes caminhos cristalinos para gerar energia. Tradicionalmente, este processo requer calor extremo para ser eficaz.
Os investigadores tentaram superar esta limitação utilizando dopantes químicos (substâncias adicionadas para manipular as propriedades físicas de um material) em combinação com um cristal de óxido apropriado.
Mas isto também acarreta um desafio. A adição de dopantes químicos pode aumentar o número de protões móveis que atravessam o eletrólito, mas geralmente congestiona a rede cristalina, retardando a sua deslocação.
Explicou Yamazaki.
Após testarem vários candidatos, a equipa concentrou-se em dois compostos: estanato de bário e titanato de bário. Quando dopados com escândio a uma temperatura de 300 °C, estes dois materiais demonstraram níveis de eficiência comparáveis aos das SOFCs atuais, que operam a temperaturas muito mais altas.
Surpreendentemente, os átomos de escândio ligaram-se aos átomos de oxigénio para formar o que Yamazaki descreveu como uma "autoestrada molecular ampla e de vibração suave". Esta estrutura permitiu que os protões viajassem com uma "barreira de migração invulgarmente baixa".
O investigador acrescentou que os dois compostos utilizados para este eletrólito são também mais macios do que os convencionalmente usados, o que provavelmente facilitou a absorção do dopante de escândio.
O nosso trabalho transforma um paradoxo científico de longa data numa solução prática, aproximando a energia de hidrogénio acessível do nosso quotidiano.
Concluiu Yamazaki.
Apesar de 300 °C ser ainda uma temperatura consideravelmente elevada em comparação com a temperatura ambiente, esta redução é um marco importante.
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Há problemas com as células de combustível na produção de energia elétrica a partir do hidrogénio, para fins industrias. Mas, se o uso do hidrogénio para produção de eletricidade nos automóveis (FCEV) já conheceu melhores dias, continua a haver projetos de utilização para fins industriais.
Contudo, o principal problema está a montante – na produção de hidrogénio: Se for do “cinzento” é muito poluente; do “azul” polui menos mas há problemas para armazenar o CO2 capturado; do “verde” ou, ao menos, do “amarelo”, a eletricidade que se produz com o hidrogénio é bastante inferior à eletricidade necessária para produzir o mesmo hidrogénio. A isso soma-se o problema do transporte.
São precisos muitos “shifts” nessa cadeia para dizer que o hidrogénio é viável para fins industriais (nos automóveis está em vias de ser abandonado) .
Andei no outro dia a ver online carros eléctricos e, deparei-me inicislmente com o novo Renault 5, muito giro, mas depois caí no site da porsche.
Descobri então que a Porsche esta a desenvolver um combustivel verde inspirado na experiência já vasta do Brasil com o uso do etanol, e, pelo que percebi, querem que atinja o mercado internacional.
Sim, aquele que dizem que custa 10 euros o litro, produzido com recurso a renováveis, para já apenas no Chile onde existe bastante vento.
Para quem é adorador de VE onde só para ai a terceira ou quarta tentativa ou pior é que lá acertaram, estar a falar de assim de algo alternativo e muito novo é irônico.
Aos poucos se vai vendo que acabas por ser igual ou pior aos que aqui tanto criticas.
Nos automóveis 100% elétricos, os a hidrogénio (FCEV) não são muito mais recentes do que os a bateria (BEV) modernos. O que se está a notar é que os FCEV, em que as vendas significativas sempre foram muito localizadas (Coreia do Sul, Japão e Califórnia) estão em retrocesso e, claramente, há uma preferência pelos BEV.
Os badalados postos de abastecimento de hidrogénio prometidos pela UE estão esquecidos.
Além disso, a UE falava de hidrogénio mas não era um qualquer, era do hidrogénio “verde”, produzido por energia elétrica de fontes renováveis. Mas, esse é caro. A generalidade do hidrogénio que está a ser produzido e consumido – também nas células de combustíveis industriais de que fala o post – é o chamado hidrogénio “cinzento”, mais barato, em que a sua produção liberta grandes quantidades de C2 para a atmosfera.
CO2 (dióxido de carbono). Já agora, o “cinzento” e o “azul” são produzidos principalmente pela reforma a vapor do metano, produzindo grandes quantidades de CO2 (no “azul”, uma parte, variável, do CO2 é capturada)
No “verde” e no “amarelo”, trata-se de eletrólise da água, usando eletricidade; no primeiro, eletricidade de fontes renováveis, e no segundo, usando eletricidade da rede, produzida com um mix de várias fontes.
O que é curioso é a limpeza que é feita – diz-se que “o hidrogénio é uma fonte de energia limpa”, considerando a sua utilização na produção de eletricidade, mas sem referir como foi produzido (ou fazendo de conta que é “verde”).
Não houve tentativas nenhumas, houve foi evolução.
Mas eu disse bem dessa tecnologia ? Eu apenas tirei uma dúvida, para mim essa tecnologia de combustíveis é mais um passo atrás, porque desperdiça enormes quantidades de energia para fazer veículos que pouco a aproveitam.
Ainda há dias por aqui tinha dito isso, quantos avanços tecnológicos e principalmente na medicina foram criados por enganos, aqui no caso de hidrogênio pode acontecer o mesmo ou não.
A meu ver o principal problema do hidrogénio é o facto de necessitarmos que alguém o produza, transporte e armazene para depois nos venderem, meio caminho andado para continuar a alimentar os cartais Portugueses.
Bora pessosl, tudo menos marrecas pesadas e desajeitadas.
Mas se isto fosse sobre carros, eles são mais pesados, portanto, tal como em muitas vezes, você está em contradição.
Mas tenha calma, isto não tem nada a ver com carros.