Processos de produção e estocagem de hidrogênio: uma revisão da literatura

• Autor(a) principal: Barbosa, Harley Alves
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38768
• topic: Engenharias.; Energias Renováveis; Renewable Energy; Hidrogênio; Produção; Estocagem; Hydrogen; Storage; Production

A diversificação da matriz energética mundial, composta majoritariamente por fontes fósseis, representa um grande desafio atual. Neste contexto, o gás hidrogênio surge como uma das alternativas promissoras para possibilitar a transição à um modelo energético mais sustentável. O hidrogênio é o combustível de maior densidade energética por massa (141,6 MJ.kg-1), gerando apenas água como produto durante a sua combustão. Apesar destas incríveis propriedades, a produção e a estocagem do gás hidrogênio em larga escala, além da logística associada ao seu uso, ainda apresentam inúmeras dificuldades a serem superadas para torna-lo competitivo frente aos demais combustíveis. Para que o hidrogênio seja considerado um combustível limpo, é necessário que os processos de produção e as fontes de energia usadas sejam igualmente limpas. Este trabalho discute de forma sintética o estado da arte dos principais sistemas de produção e estocagem de hidrogênio, trazendo também o atual cenário de popularidade deste combustível, vantagens e desvantagens associadas, além de referências que avaliam estes sistemas quanto a performances técnicas, econômicas, sociais e ambientais. Ademais, algumas inovações e alternativas aos sistemas produtivos são igualmente expostas. Os sistemas de produção de hidrogênio se dividem principalmente em quatro grupos principais: termoquímicos, biológicos, elétricos e fotolíticos. Os sistemas fotolíticos apresentam as melhores performances ambientais e os termoquímicos as piores. A melhor performance geral é associada aos sistemas elétricos e a pior está ligada aos sistemas biológicos. Em relação às fontes de energia utilizadas, as fontes solar e nuclear apresentam as melhores e piores performances ambientais respectivamente. Em relação aos métodos de estocagem, os sistemas que utilizam nanomateriais apresentam as melhores performances gerais e ambientais e os de estocagem em forma líquida criogênica as piores. Os ciclos termoquímicos, em especial o S-I, podem ser processos alternativos de produção do hidrogênio, diminuindo o gasto energético e a emissão de poluentes. A integração de sistemas produtivos biológicos pode ser uma das soluções viáveis para melhorar a baixa performance geral deste grupo de processos. Por fim, a reforma eletroquímica e a utilização de eletrolisadores do tipo MEC, podem ser alternativas aos processos de eletrólise convencionais.