Review on hydrogen storage materials and methods from an electrochemical viewpoint

Review on hydrogen storage materials and methods from an electrochemical viewpoint

Publisher: ELSEVIER - Journal of Energy Storage
DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.03.020

• Tipos de energia não renováveis: carvão, óleo, gás natural e energia nuclear.

• Energias alternativas: energia solar, energia geotérmica, energia a hidrogênio e bioenergia.

 Com relação ao hidrogênio:

• Elemento mais abundante e simples do planeta
• Umas das maiores densidades de energia
• Utilizado no transporte, geração de eletricidade e aquecimento

 ENERGIA A HIDROGÊNIO

• Combustível verde,
• Alta eficiência energética (65%) comparado com diesel (45%) e gasolina (22%)
• Compatibilidade do hidrogênio com célula a combustível
• Alta densidade energética
• Descarte renovável: água

BENEFÍCIOS DA ENERGIA A HIDROGÊNIO 

• Ambientalmente "amigável" 
• Células a combustível são potentes em relação a outros combustíveis fósseis
• Custo de manutenção barato (porém o custo de investimento é alto)
• Vários processos podem ser realizados para obtenção do hidrogênio

OBTENÇÃO DO HIDROGÊNIO 

• Obtenção a vapor
  
  • utiliza metano para obtenção de hidrogênio
  • CH4+ H2O → CO + 3H2 (1)
    CO + H2O → CO2+ H2   (2)
• Eletrólise
• Hidrogênio gerado a partir da eletricidade "partindo" a molécula de água
• Pode ser utilizada em célula a combustível
• Alto custo
  
  
• Foto Biológico
• Similar à fotossíntese
• Em células de alga, a água se quebra sob a influência da luz do sol em oxigênio, prótons e elétrons
   
• Fermentatitivo
• Produz hidrogênio por método biológico 
• Realizado por bactérias que são alimentadas por hidrocarbonos e produz hidrogênio e CO2
• Geração enzimática
•  gas hidrogênio é gerado de moléculas de glicose 
• C6H10O5+ 7H2O → 12 H2+ 6 CO2 (3)

APLICAÇÕES DO HIDROGÊNIO

• Células a combustível: geram energia do oxigênio e hidrogênio deixando água como produto 
• Fontes de energia em veículos - substituição do carvão, gás natural e óleo diesel 
• Geração de eletricidade - hidrogênio é usado como combustível em vários usinas de potência

ARMAZENAMENTO DO HIDROGÊNIO

• Hidrogênio é leve e tem baixa densidade. Isso dificulta seu armazenamento, pois ocupa um grande volume
• Guardado e armazenado em materiais 
• Armazenamento do hidrogênio é a principal tecnologia em células a combustível
   

CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL A HIDROGÊNIO 

•  Células a combustível são bem conhecidas em aparelhos eletroquímicos, transformando a energia química em energia elétrica através do hidrogênio e oxigênio
  
  
•  
• Células a combustível foram usadas em programas espaciais da NASA
• Células a combustível são usadas em veículos e usinas de produção de energia
• Outras razões pelas quais células de combustível a hidrogênio são adequadas:
• Limpas e altamente eficientes
• Renovável e não solicita carregamento 
• Combustível feito da água 
• Funciona facilmente em modo reverso para armazenamento de energia
   

APLICAÇÕES DAS CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL A HIDROGÊNIO

• Sistema de geração de energia: pequenos (0.1 a 10kW) e grandes (10kW a MW) sistemas
• Sistemas combinados com fontes de energia renovável: fontes eólica e solar combinadas com células de combustível a hidrogênio
• Sistemas de suprimento de potência em casos de emergência: células a combustível podem ser instaladas em locais em que não pode haver interrupção no fornecimento de energia
• Aplicações móveis: células a combustível portáveis 
• Aplicações em transporte: células a combustível em satélites e veículos espaciais. Indústrias de automóveis utilizam células a combustível como  combustível para seus automóveis