As baterias de energia são um componente crítico da tecnologia moderna que armazena e libera energia, tornando-as cruciais para smartphones, laptops e até veículos elétricos.
As baterias de energia tiveram um desenvolvimento recente em termos de desempenho e eficiência. Um desses avanços é o início da célula de combustível de hidrogênio tecnologia, que está ganhando popularidade devido ao seu potencial para fornecer energia sustentável. Ao contrário dos combustíveis fósseis convencionais, a energia do hidrogênio é um combustível de transporte alternativo que produz zero emissões e é renovável.
Essa tecnologia é relativamente mais recente do que os veículos elétricos padrão, que ganharam força recentemente. Desde 2015, apenas três montadoras venderam carros movidos a hidrogênio, com as vendas mais altas de pouco mais de 10,700 em duas gerações. Essas três montadoras são Hyundai, Honda e Toyota.
Notavelmente, empresas de mídia populares como a CNN fizeram relatórios sobre o hidrogênio. Por exemplo, um de seus Artigos recentes revelou os planos entre a RWE, uma das produtoras de energia da Alemanha, e a empresa de energia estatal norueguesa Equinox para construir usinas movidas a hidrogênio na Alemanha nos próximos anos, incluindo um oleoduto para seu transporte.
Mais uma vez, outro relatório cobre uma declaração de uma empresa de aviação, a Airbus, que anunciou publicamente o desenvolvimento de um motor de célula de combustível movido a hidrogênio como parte de sua iniciativa de lançar uma aeronave de emissão zero até 2035. Todos esses são esforços para impulsionar o crescimento tecnológico.
Conteúdo
O que é a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio?
Quais veículos podem usar a tecnologia de energia a hidrogênio?
Qual é o futuro da tecnologia de célula de combustível de hidrogênio?
Considerações finais
O que é a tecnologia de célula de combustível de hidrogênio?
A tecnologia de célula de combustível de hidrogênio usa um processo eletroquímico que converte a energia química do hidrogênio e do oxigênio em energia elétrica.
Isso é realizado usando uma pilha de células de combustível, uma série de células de combustível individuais que produzem pequenas quantidades de eletricidade que são somadas para aumentar a energia elétrica.
O princípio de geração de energia é baseado na reação redox de hidrogênio e oxigênio. O gás hidrogênio é introduzido no ânodo, enquanto o oxigênio entra pelo lado do cátodo da célula de combustível. Ambos os gases são separados por um eletrólito, que permite a passagem de íons carregados positivamente sem que os gases se misturem.
Em seguida, o hidrogênio entra em contato com um catalisador colocado no ânodo e é oxidado para produzir prótons (íons de hidrogênio carregados positivamente) e elétrons (íons de hidrogênio carregados negativamente). Os prótons passam pelo eletrólito para o cátodo, enquanto os elétrons que não podem passar pelo eletrólito são forçados a se mover pelo circuito até o cátodo. Esse fluxo de íons é o que cria uma corrente elétrica.
No cátodo, ocorre a redução com o oxigênio, reagindo com os prótons e elétrons recebidos para produzir água. A reação total libera energia elétrica pelo fluxo desses íons, seja usada para alimentar o motor elétrico que move o carro ou para carregar um pequeno bateria de iões de lítio que economiza energia para uso posterior.
Esta bateria também capta energia do sistema de frenagem reformativa do veículo e armazena o excesso de energia liberada da pilha de combustível durante a condução com baixo consumo de energia.
Quais veículos podem usar a tecnologia de energia a hidrogênio?
A tecnologia de energia de hidrogênio é usada principalmente em ônibus e caminhões no nível de aplicação atual. No entanto, a implantação é muito baixa, pois diversos fatores, como alto custo e infraestrutura limitada, dificultam a expansão dessa tecnologia.
No entanto, os veículos movidos a hidrogênio têm certos benefícios estranhos aos seus homólogos de combustão. Em primeiro lugar, os ônibus movidos a hidrogênio não emitem poluentes nocivos ou gases de efeito estufa como os veículos convencionais. É porque o processo químico das células libera apenas vapor d'água e calor como subprodutos, tornando-as uma alternativa limpa ao combustível fóssil.
Além disso, os ônibus movidos a hidrogênio funcionam de forma suave e silenciosa, sem vibração ou ruído, o que é comum nos veículos tradicionais. Essas baterias HFC também têm maior densidade, para que durem mais e proporcionem melhor desempenho do veículo.
No momento desta publicação, os veículos típicos movidos a hidrogênio podem durar de 300 a 400 milhas antes do reabastecimento, enquanto os veículos elétricos médios duram apenas 250 milhas. Além disso, o tempo de reabastecimento leva apenas alguns minutos e é significativamente baixo em comparação com os veículos elétricos comuns, que podem levar várias horas para recarregar.
Infelizmente, a tecnologia de energia de hidrogênio tem alguns contratempos. Por mais sustentável que pareça o combustível de hidrogênio, a produção e o armazenamento do próprio hidrogênio são mais caros do que o diesel e a gasolina tradicionais. Apesar de ser o elemento mais abundante no universo, o hidrogênio nunca é encontrado puro.
Devido à sua natureza atômica, está sempre combinado com outros elementos, que podem ser difíceis de separar. Por exemplo, obter energia de hidrogênio a partir do gás natural (CH4) requer grande poder para “craquear” e liberar CO2 como subproduto.
Consequentemente, a eficiência do processo de fabricação industrial é relativamente baixa, o que significa que é necessária mais energia para produzir e transportar o combustível do que a energia que ele fornecerá. Isso leva à questão de saber se é realmente sustentável.
Além disso, existem pouquíssimos postos de abastecimento de hidrogênio, desencorajando os motoristas a fazerem viagens longas. Por exemplo, estatísticas mostram que o número de postos de abastecimento de hidrogênio na Califórnia é de apenas 60. Enquanto isso, o gás tradicional tem mais de 100,000 postos de reabastecimento bem desenvolvidos em todo o país.
O custo do combustível hidrogênio também é alto, de US$ 10 a US$ 17, em comparação com os postos de gasolina, que variam de US$ 5 a US$ 8.50 o galão. Além disso, há preocupações de segurança sobre se as estações de reabastecimento de hidrogênio são razoáveis, pois o hidrogênio pode ser altamente inflamável se não for manuseado adequadamente.
Qual é o futuro da tecnologia de célula de combustível de hidrogênio?
Apesar de suas falhas, a demanda por veículos movidos a hidrogênio pode aumentar nos próximos anos, à medida que a poluição do ar e as preocupações com as mudanças climáticas continuam a crescer. Esse aumento se deve ao seu status de emissão zero, que atende à transição para opções de transporte mais limpas.
Da mesma forma, os avanços tecnológicos são esperados para melhorar a eficiência, o custo-benefício e a confiabilidade das células de combustível de hidrogênio, tornando os veículos movidos a hidrogênio mais atraentes e acessíveis aos consumidores.
Governo e empresas privadas também estão investindo na construção de mais infraestrutura, como postos de abastecimento. Portanto, é mais provável que as pessoas adotem veículos movidos a hidrogênio nos anos subsequentes.
Mas isso não é tudo. Com a atual crise de energia se aproximando em todo o mundo, os governos estão buscando rapidamente estratégias à prova de futuro. Como resultado, eles estão investindo em GNL e novas infraestruturas de gás natural, abrindo caminho para a implementação futura de energia limpa de hidrogênio.
Se todos os projetos atuais forem iniciados com sucesso até 2030, o hidrogênio com baixo teor de carbono pode aumentar até 16-24 Mt por ano. Com base nessas previsões, o hidrogênio verde dos eletrolisadores representará 9-14 Mt, enquanto o hidrogênio azul representará 7-10 Mt.
No entanto, o setor de energia de hidrogênio sofre continuamente com estruturas regulatórias inconsistentes, incertezas sobre demandas futuras e falta de equipamentos para transportar células de combustível de hidrogênio. Infelizmente, apenas 4% dos novos projetos chegaram à decisão final de investimento ou estão em andamento.
Embora a capacidade anual do eletrolisador de 2022 seja atualizada para 8 gigawatts, ela pode chegar a 60 gigawatts anualmente até 2030 se todos os novos projetos progredirem. Mais importante, pode haver uma queda potencial de preço de 70% até 2030 se as capacidades de fabricação aumentarem – cujos efeitos seriam semelhantes às quedas inesperadas de preço que ajudaram a impulsionar o crescimento da energia solar e eólica.
Embora o futuro pareça promissor, é necessário observar que a produção de hidrogênio limpo não está avançando rápido o suficiente para atingir as emissões líquidas zero da AIE até 2050. Por esse motivo, o setor precisa de ações urgentes para incentivar maiores incentivos e investimentos para aumentar a oferta e a demanda por produtos premium -preço, energia de hidrogênio de baixo carbono.
Considerações finais
Veículos movidos a hidrogênio certamente são invenções promissoras. Embora esta tecnologia ainda esteja em sua infância, sem dúvida tem potencial para criar uma solução viável e sustentável para a crise das mudanças climáticas.
Este artigo forneceu informações sobre esse campo novo e inspirador e, mesmo com os inúmeros obstáculos, o setor de transporte pode estar otimista sobre o impacto dessa tecnologia no futuro próximo.
