O futuro : Hidrogênio

  

Símbolo: H

Número atômico: 1

Peso atômico: 1,007

Hoje em dia, falar de energia limpa (green energy) e acabar não falando do hidrogênio é quase impossível, este elemento, mais especificamente (H2), vem sendo considerado como o combustível do futuro, o qual pode ser encontrado em grande quantidade na natureza… hum, está pensando onde? A resposta é “água”, que sua composição é H2O.

O hidrogênio é um tipo de combustível que pode ser armazenado, de maneira, teoricamente um dia, mais eficiente que a energia elétrica, nas atuais baterias e capacitores.

Mas como é que esse tal de hidrogênio, que pode ser usado como “combustível” é gerado?

Bom se estamos falando de hidrogênio a partir da água, que contém muito hidrogênio, o processo é chamado de eletrólise.

Usar a água para gerar o combustível, não vai acabar com a água? Esta pergunta é um verdadeiro mito relacionado ao assunto. Não, não irá acabar com a água, pois a partir do momento que o hidrogênio for utilizado para gerar energia ele é novamente fundido com o Oxigênio, resultando novamente água.

Então, vimos ali, uma das formas mais difundidas de como gerar o hidrogênio, mas como é que se gera energia?

Temos 2 alternativas:

1. Queima: assim como um gerador movido a gás, podemos utilizar o gás hidrogênio gerado, como combustível, isto também serviria se, por exemplo, você tiver um carro adaptado a gás e ao invez de colocar GNV, carregar com hidrogênio (embora isso não seja recomendável, pois o tanque para GNV não foi projetado para hidrogênio, porém vai funcionar, fora que o hidrogênio possui uma combustão muito superior e melhor que o GNV).

2. Usar uma célula combustível: que é um dispositivo, que através de uma reação química funde o hidrogênio com oxigênio, gerando como produto desse processo, energia elétrica.

Algumas vantagens e desvantagens do uso do hidrogênio

Vantagens:

1. Elemento químico mais abundante;
2. Grande densidade energética;
3. Não é tóxico;
4. Subprodutos de reacção que são regeneráveis;
5. Reduzida emissão de gases que provocam o efeito de estufa;
6. Redução da poluição sonora, pois as células de hidrogénio trabalham silenciosamente;
7. Menor emissão de particulas para a atmosfera, como fumos e poeiras;
8. Desenvolvimento económico, crescimento e criação de postos de trabalho;
9. Grande utilidade a nível dos transportes.

Desvantagens:

1. Tecnologia dispendiosa;
2. Não se encontra isolado na Natureza;
3. Dependência de hidrocarbonetos, petróleos e seus derivados;
4. Inexistência de boa relação preço-eficiência;
5. Necessidade de utilização de metais nobres;
6. Problemas e custos associados ao transporte e distribuição.

Pergunta sobre as fontes de energia.

1) energia renovável pode ajudar a salvar o planeta ?

As energias renováveis podem ajudar sim a salvar o planeta. As energias renováveis ou permanentes buscam a produção de eletricidade através de fontes limpas ( que não poluam o ambiente), nos últimos anos o uso de fontes renováveis vem crescendo contribuindo para a diminuição da poluição.

2) o hidrogênio pode uma energia limpa?

O hidrogênio é um elemento abundante no planeta. Ele e faz parte da constituição da água e de outros elementos, pode ser obtido por múltiplas formas bem eficazes e é considerado por muitos o combustível ideal.O Hidrogênio, quando  utilizado através de células de combustível, é totalmente limpa, formando apenas como produtos da reação água e calor.O hidrogênio tem um grande potencial ambiental, fazendo parte de um ciclo de vida limpo, tornando-se um sério candidato a substituir a actual economia baseada nas energias não-renováveis.

Reportagem sobre carro movido a hidrogênio.

Video de como funciona a célula a combustivel.

Energia nuclear

Geração de Energia

Os elementos combustíveis do reator, tipicamente pastilhas de urânio enriquecido, encontram-se dentro das dezenas de tubos metálicos que ficam imersos na água. A fissão de átomos de urânio em uma das barras libera dois grandes fragmentos e 2 a 3 nêutrons que saem das barras. Ao atravessarem a água entre elas, os nêutrons têm a sua velocidade reduzida e atingem outras barras, onde podem provocar novas fissões (as fissões têm uma probabilidade maior de ocorrer quando os átomos de urânio são atingidos por nêutrons com velocidade controlada). Algumas barras podem ser de elementos absorvedores de nêutrons, e regulando-se a altura destas barras pode-se regular o fluxo de nêutrons e a potência do reator. Uma das principais utilizações da energia nuclear é a geração de energia elétrica.
Usinas nucleares são usinas térmicas que usam o calor produzido na fissão para movimentar vapor de água, que, por sua vez, movimenta as turbinas em que se produz a eletricidade.

Em um reator de potência do tipo PWR (termo, em inglês, para reator a água pressurizada), como os reatores utilizados no Brasil, o combustível é o urânio enriquecido cerca de 3,5%.
Isso significa que o urânio encontrado na natureza, que contém apenas 0,7% do isótopo 235 U, deve ser processado “enriquecido” para que essa proporção chegue a 3,5%.
Em reatores de pesquisa ou de propulsão – estes últimos usados como fonte de energia de motores em submarinos e navios –, o enriquecimento pode variar bastante.

Processo de transformação de energia.

Tipos de fontes de energia.

Principais fontes de energia 

· Energia hidráulica – é a mais utilizada no Brasil em função da grande quantidade de rios em nosso país. A água possui um potencial energético e quando represada ele aumenta. Numa usina hidrelétrica existem turbinas que, na queda d`água, fazem funcionar um gerador elétrico, produzindo energia. Embora a implantação de uma usina provoque impactos ambientais, na fase de construção da represa, esta é uma fonte considerada limpa.

· Energia fóssil – formada a milhões de anos a partir do acúmulo de materiais orgânicos no subsolo. A geração de energia a partir destas fontes costuma provocar poluição, e esta, contribui com o aumento do efeito estufa e aquecimento global. Isto ocorre principalmente nos casos dos derivados de petróleo (diesel e gasolina) e do carvão mineral. Já no caso do gás natural, o nível de poluentes é bem menor.

· Energia solar – ainda pouco explorada no mundo, em função do custo elevado de implantação, é uma fonte limpa, ou seja, não gera poluição nem impactos ambientais. A radiação solar é captada e transformada para gerar calor ou eletricidade.

· Energia de biomassa – é a energia gerada a partir da decomposição, em curto prazo, de materiais orgânicos (esterco, restos de alimentos, resíduos agrícolas). O gás metano produzido é usado para gerar energia.

· Energia eólica – gerada a partir do vento. Grandes hélices são instaladas em áreas abertas, sendo que, os movimentos delas geram energia elétrica. È uma fonte limpa e inesgotável, porém, ainda pouco utilizada.

· Energia nuclear – o urânio é um elemento químico que possui muita energia. Quando o núcleo é desintegrado, uma enorme quantidade de energia é liberada. As usinas nucleares aproveitam esta energia para gerar eletricidade. Embora não produza poluentes, a quantidade de lixo nuclear é um ponto negativo.Os acidentes em usinas nucleares, embora raros, representam um grande perigo.

· Energia geotérmica – nas camadas profundas da crosta terrestre existe um alto nível de calor. Em algumas regiões, a temperatura pode superar 5.000°C. As usinas podem utilizar este calor para acionar turbinas elétricas e gerar energia. Ainda é pouco utilizada.

· Energia gravitacional – gerada a partir do movimento das águas oceânicas nas marés. Possui um custo elevado de implantação e, por isso, é pouco utilizada. Especialistas em energia afirmam que, no futuro, esta, será uma das principais fontes de energia do planeta. 

Como funciona a célula a combustível?

A célula a combustível fornece tensão em CC (corrente contínua). Existem muitos tipos de células a combustível, cada qual com um processo químico responsável pelo seu funcionamento. Elas geralmente são classificadas pelo tipo de eletrólito que usam. Alguns tipos de células a combustível trabalham bem na geração estacionária de energia elétrica. Outras podem ser úteis em pequenas aplicações portáteis ou para energizar automóveis. A célula a combustível com membrana para troca de prótons (PEMFC) é uma das tecnologias mais promissoras. Este é o tipo de célula a combustível que acabará energizando carros, ônibus e, talvez, até mesmo nossas casas. A PEMFC faz uso de uma das mais simples reações da célula a combustível. Primeiramente, vejamos em que consiste uma célula a combustível de membrana de troca de prótons (PEM):

Na figura 1 pode ser visto que existem 4 elementos básicos em uma PEMFC:

• o ânodo, pólo negativo da célula a combustível que desempenha vários papéis. Ele leva os elétrons liberados das moléculas de hidrogênio para que sejam usados no circuito externo. Esse circuito possui canais que dispersam o gás hidrogênio igualmente sobre a superfície do catalisador.
• enquanto isso o cátodo, pólo positivo da célula a combustível, tem outros canais distribuindo o oxigênio na superfície do catalisador. Ele também leva os elétrons ao retornarem do circuito externo do catalisador, que são então recombinados com os íons de hidrogênio e oxigênio para formar água.
• o eleletrólito é a membrana trocadora de prótons. Esse material especialmente tratado assemelha-se a um embrulho plastificado comum de cozinha e somente conduz íons positivamente carregados. A membrana bloqueia os elétrons.
• o catalisador é um material especial que facilita a reação entre o oxigênio e o hidrogênio. Geralmente é feito de pó de platina finamente coado através de papel de carbono poroso ou tecido. O catalisador é grosseiro e poroso, tornando possível que a máxima área superficial da platina seja exposta ao hidrogênio e ao oxigênio. A face revestida de platina do catalisador fica em frente da PEM.

Mapa conceitual