doc 7 hidrogenio

8/3/2019 Doc 7 Hidrogenio

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Trabalho realizado por:

Ana Rita Marques, n 48556, LEQ

Andr Filipe Augusto, n 50887, LEFT

Pedro Tiago Monteiro, n 45558, LEIC

Lisboa, 20 de Janeiro de 2004


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O Hidrognio como vector energtico nos Transportes

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NDICE

1 INTRODUO ..........................................................................................................................................................4

2 FONTES, APLICAES E PRODUO DE HIDROGNIO ...........................................................................7

2.1 FONTES E APLICAES DO HIDROGNIO .................................................................................................................7

2.2 PRODUO DO HIDROGNIO A PARTIR DE DERIVADOS FSSEIS ...............................................................................8

2.2.1 Steam Reforming.........................................................................................................................................92.2.2 Oxidao Parcial de hidrocarbonetos pesados......................................................................................102.2.3 Gaseificao do carvo..............................................................................................................................112.2.4 Pirlise.........................................................................................................................................................11

2.3 PRODUO DO HIDROGNIO PELO PROCESSO DE ELECTRLISE..............................................................................122.3.1 Hidroelctrica .............................................................................................................................................152.3.2 Elica...........................................................................................................................................................162.3.3 Geotrmica..................................................................................................................................................162.3.4 Solar.............................................................................................................................................................172.3.5 Biomassa.....................................................................................................................................................18

2.4 CICLO DE VIDA DOS SISTEMAS ENERGTICOS DO HIDROGNIO ..............................................................................21

2.4.1 Emisses de CO2e custos associados.....................................................................................................22

3 MANUSEAMENTO DO HIDROGNIO..............................................................................................................23

3.1 PROPRIEDADES FSICAS E QUMICAS.....................................................................................................................23

3.2 SEGURANA ........................................................................................................................................................24

4 ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DO HIDROGNIO ...........................................................................25

4.1 ARMAZENAMENTO POR COMPRESSO DO H2 .........................................................................................................26

4.2 ARMAZENAMENTO POR LIQUEFACO ...................................................................................................................27

4.3 OUTROS MTODOS DE ARMAZENAMENTO..............................................................................................................28

4.4 TRANSPORTE.......................................................................................................................................................29

5 O HIDROGNIO COMO COMBUSTVEL.........................................................................................................30

5.1 CLULAS DE COMBUSTVEL...................................................................................................................................30

5.1.1 Clulas de combustvel alcalinas..............................................................................................................315.1.2 Clulas de combustvel de carbonato fundido.......................................................................................325.1.3 Clulas de combustvel com membrana de permuta de protes........................................................335.1.4 Clulas de combustvel de cido fosfrico..............................................................................................345.1.5 Clulas de combustvel de xido slido..................................................................................................35

5.2 OUTRAS CLULAS DE COMBUSTVEL......................................................................................................................36

5.2.1 Clulas de combustvel de metanol directo............................................................................................365.2.2 Clulas de combustvel de zinco-ar.........................................................................................................375.2.3 Clulas de combustvel regenerativas.....................................................................................................39

5.3 OHIDROGNIO EM MOTORES DE COMBUSTO INTERNA ........................................................................................40


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6 O FUTURO DO H2: SOLUES PARA MOBILIDADE SUSTENTVEL.....................................................43

6.1 SOLUES BASEADAS NAS CLULAS DE COMBUSTVEL............................................................................................43

6.2 SOLUES BASEADAS NA COMBUSTO INTERNA DE HIDROGNIO...........................................................................50

7 PROJECTOS E INICIATIVAS .............................................................................................................................51

7.1 RELATRIOWELL-TO-WHEEL...........................................................................................................................51

7.2 O PROJECTOHYDROGEN HIGHWAY...................................................................................................................51

7.3 OPROJECTO CUTE-CLEAN URBAN TRANSPORT FOREUROPE ............................................................................52

7.4 OHIDROGNIO EM PORTUGAL.............................................................................................................................53

7.4.1 Porto............................................................................................................................................................537.4.2 Ilha Terceira, Aores.................................................................................................................................55

8 CONCLUSO...........................................................................................................................................................57


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1 INTRODUO

A fase da implementao das tecnologias associadas ao hidrognio est a ser cada vez mais necessria. J dizia

Cyrus Harding, em 1875, que quando se esgotarem os depsitos de carvo, seremos aquecidos com gua,

sendo esta decomposta nos seus elementos pela electricidade. A gua ser o carvo do futuro.

previsvel que a produo global de petrleo e de gs natural atinja o seu pico dentro de 10 anos ou, numa

previso optimista, dentro de 40 anos. O consumo de petrleo trs vezes superior produo diria dos

pases da OPEC dado que um tero da humanidade ainda no tem acesso electricidade; a existncia de um

consumo desmesurado de energia nos ltimos 200 anos por parte do mundo ocidental e o consumo de 81

milhes de barris de petrleo por dia pela populao chinesa so outras realidades que contribuem para o

elevado consumo deste combustvel. ento urgente pensar noutras fontes eficientes e ecolgicas para a

produo de energia.

O desenvolvimento tecnolgico da qual a armazenagem de hidrognio lquido em tanques exemplo, e o

desenvolvimento de parcerias entre empresas so um bom caminho para a sustentabilidade das fontes de

energia. As emisses de CO2, o aumento da temperatura global do planeta e a falta de energia so factores

preponderantes no desenvolvimento da tecnologia do hidrognio.

O hidrognio o elemento qumico mais abundante no Universo e simultaneamente aquele que contm o

maior valor energtico, sendo por isso considerado o combustvel renovvel do futuro. Alm de abundante, o

hidrognio tambm menos poluente que os tradicionais combustveis uma vez que a electricidade

produzida a partir das pilhas de combustvel, sendo o vapor de gua o produto da reaco. Desta feita, a

emisso de gases de efeito de estufa, particularmente CO2 escassa.

Devido s suas propriedades fsicas e qumicas, o hidrognio deve ser produzido no local de consumo. No

entanto as suas mais variadas aplicaes obrigam ao seu transporte na forma liquefeita dos locais de produo

at aos locais de consumo, sendo mais comum, simples, e eficiente a sua armazenagem na forma gasosa. Ao

nvel de eficincia e de consumo, o hidrognio consegue superar os tradicionais motores de combusto interna.

Para alm da utilizao do hidrognio e das clulas de combustvel em pequenos sistemas electrnicos, o

maior progresso sem dvida no sector dos transportes, sendo a GM e a Daimler-Chryler as maiores

impulsionadoras.


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A nvel europeu, est a decorrer o projecto Clean Urban Transport for Europe (CUTE) com o objectivo de

implementar frotas de autocarros movidos a pilhas de combustvel, exigindo em paralelo infra-estruturas para

a produo de hidrognio bem como estaes de abastecimento. Este projecto envolve 9 cidades europeias,

das quais participa a cidade do Porto.

Para alm desta aposta, outras iniciativas nacionais esto a ser desenvolvidas. A Universidade de Coimbra est

a coordenar um projecto europeu que envolve parceiros alemes e franceses para analisar as oportunidades de

aplicao da tecnologia das pilhas de combustvel nos edifcios de servios e nas Pequenas e Mdias Empresas

(PME); a ilha Terceira nos Aores foi o local escolhido para a construo da primeira central de hidrognio

renovvel.

O recente interesse pblico no hidrognio tem provocado uma grande dose de comentrios conflituosos,

confusos e mal informados. Existe um documento muito detalhado publicado pelo Rocky Mountain Institute

em Junho de 2003 onde figuram, entre outros assuntos, correces a vinte dos mitos mais comuns sobre o

hidrognio.

Para estimular a crtica e aguar a curiosidade enumeramos aqui resumidamente quais os mitos a que o

documento d resposta:

1. Toda uma indstria do hidrognio teria de ser desenvolvida de raiz;2. O hidrognio muito perigoso, explosivo ou voltil para ser usado como combustvel;

3. Produzir hidrognio gasta mais energia do que a energia que o hidrognio armazena, por isso

ineficiente;

4. Entregar hidrognio aos consumidores consumiria a maior parte da energia que ele contm;

5. O hidrognio no pode ser distribudo nospipelines existentes;

6. No temos ainda formas prticas de aplicar o hidrognio gasoso em automveis, por isso os

automveis tm de continuar a usar combustveis lquidos;

7. Falta uma forma segura e barata de armazenar hidrognio nos automveis;8. Comprimir hidrognio para os tanques de armazenamento gasta muita energia;

9. O hidrognio muito caro para competir com a gasolina;

10. Seria necessrio toda uma infra-estrutura de produo, armazenamento e distribuio antes de

vender o primeiro automvel a hidrognio, mas isso impraticvel e muito dispendioso;

11. Produzir hidrognio suficiente para uma frota de veculos uma tarefa exageradamente dispendiosa;

12. Visto que as energias renovveis so actualmente muito caras, o hidrognio teria de ser produzido a

partir de combustveis fsseis ou energia nuclear;


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13. A indstria petrolfera e automvel opem-se actualmente ideia do hidrognio ser uma ameaa

competitiva, portanto o seu desenvolvimento do hidrognio mera fachada;

14. Uma economia do hidrognio em larga escala iria danificar o clima da Terra, o balano da gua e a

atmosfera;

15. H formas mais atractivas do que o hidrognio de conseguir mobilidade sustentvel;

16. Uma vez que a frota de automveis nos EUA leva cerca de 14 anos a pagar-se a ela prpria, pouco

pode ser feito para mudar a tecnologia automvel a curto prazo;

17. Uma transio vivel para o hidrognio demoraria entre 30 a 50 anos a completar-se, e dificilmente

se teriam mudanas significativas em menos de 20 anos;

18. A transio para o hidrognio necessita de um programa federal na linha do programa Apollo ou do

projectoManhattan.

19. A nica forma realista de nos livrarmos do petrleo adoptar um programa radical de mudana para

o hidrognio.

20. O programa do hidrognio da administrao Bush s uma forma de prejudicar a adopo dos

elctricos-hbridos e outros designs eficientes de automveis disponveis j hoje, envolvendo a energia fssil e

nuclear num disfarce "verde".

Pretende-se de seguida clarificar e encontrar resposta a estes mitos. No entanto, as respostas que o Institute

Rocky Mountain encontrou encontram-se bem clarificadas em [ 29].


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2 Fontes, aplicaes e produo de Hidrognio

O hidrognio usado como gs industrial mais de 100 anos. Estima-se que a produo global de hidrognio

varia entre 600 e 700 bilies de m3, sendo o crescimento anual de 10 %. Cerca de 60 % desta produo

destina-se a processos de indstria qumica e petroqumica. A aplicao do hidrognio nas clulas de

combustvel representa um pequeno nicho no mercado deste combustvel, nicho esse com um elevado

potencial de crescimento.

2.1 Fontes e aplicaes do hidrognio [ 8]

A maior parte do hidrognio produzido a nvel mundial provm de derivados fsseis como o petrleo, gsnatural e carvo. Cerca de 95% da produo mundial resulta de processos qumicos ou das refinarias.

A maioria do hidrognio produzido (55%) aplicado para fins no energticos, como o caso da sntese da

amnia ou do metanol, produo de ferro e ao, tratamento de leos e gorduras e aplicado tambm na

indstria do vidro e de componentes electrnicos. O hidrognio utilizado indirectamente para aplicaes

energticas, especialmente nas refinarias, uma vez que necessrio proceder dessulfurao do fuel de forma

a que os novos limites mximos autorizados para compostos sulfricos na gasolina e no diesel sejam

cumpridos. Apenas 5% do hidrognio produzido aplicado directamente em energia.

55%40%

5%

No energticos Indirectos Directos

Figura 1 Aplicaes do hidrognio

Fonte: Zittel/NiebauerIdentification of hydrogenBy-Product Sources in the European Union, Ottobrunn 1998


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2.2 Produo do hidrognio a partir de derivados fsseis[ 15] , [ 16]

Um dos aspectos que distingue o hidrognio de outras fontes de energia o facto deste no se tratar de uma

fonte primria de energia , como tal tem que ser extrado a partir de outras fontes de energia. Sendo assim, a

sua produo torna-se num vectores essenciais sua viabilidade como fonte de energia. Cerca de 62% do

hidrognio produzido directamente pelo steam reforming ou por oxidao parcial de leos pesados; os

restantes 38% resultam principalmente do reforming da gasolina e da produo de etileno, sendo o hidrognio

produzido como sub-produto.

Figura 2 - Principais fontes de produo de hidrognio [ 10]

Os processos mais comuns de produo de hidrognio a partir de derivados fsseis so o steam reforming

( reformao a vapor)para o gs natural, oxidao parcial para os hidrocarbonetos pesados e gaseificao para

o carvo.

Figura 3 Fontes de produo de H2

H2DerivadosFsseis

Steam reforming

OxidacoParcial

Gaseificao

Pirlise

18%

7%

13%

38%

24%

62%

reforming da gasolina

produo de etileno

outros processos

steam-reforming

oxidao parcial de leos pesados

Fonte: ArkitelProduo: 500x109 m3/ano


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2.2.1 Steam Reforming

Trata-se de um processo trmico que envolve a reaco dometano, CH4, ou outro hidrocarboneto leve com vapor de gua,

processo este realizado em duas fases: numa primeira fase o

metano reage com o vapor de gua na presena de um

catalisador a elevada presso e temperatura (2,5MPa e cerca de

850-950C), por forma a produzir hidrognio e monxido de

carbono (CO), de acordo com as seguintes reaces

endotrmicas:

4 2 23CH H O CO H + + (1)

( )2 20,5x yC H H O xCO x y H + + + (2)

Numa segunda fase ocorre uma reaco cataltica exotrmica (reaco shift) onde o monxido de carbono

produzido na primeira fase, combinado com vapor de gua de forma a obter dixido de carbono e

hidrognio.

2 2 2CO H O CO H + + (3)

O balano final deste processo pode ser expresso pela reaco

4 2 2 22 4CH H O CO H + + (4)

As unidades de reforming de grande dimenso tm capacidade para produzir cerca de 51 10 m3 H2/h ,

correspondendo a 960 GJ/h, com uma eficincia de 70-80%. Este dos mtodos mais eficazes para a produo

de hidrognio, embora do ponto de vista ambiental este sistema de produo no seja o mais sustentvel, umavez que o CO2 emitido contribui para o efeito de estufa.

Figura 4 - Steam Reforming da indstria Linde


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2.2.2 Oxidao Parcial de hidrocarbonetos pesados

O processo de reforma por oxidao parcial um dos mtodos mais antigos de produo de hidrognio e est atornar-se cada vez mais popular. Neste processo o combustvel reage com uma quantidade limitada de

oxignio para produzir o hidrognio, que depois purificado.

2 22 2x yx y

C H O xCO H

+ +

(5)

Na oxidao parcial, h semelhana do steam reforming, pode-se efectuar a reaco shiftanloga expresso

(3) sem a necessidade de catalisadores. Pode ser aplicada em diferentes tipos de hidrocarbonetos, incluindo

combustveis pesados e hidrocarbonetos slidos (menos nobres). Reagem na gama de temperaturas que variaentre 1300 e 1500C e a presses na ordem dos 30 a 100 bar, havendo libertao de calor. Actualmente a Shell

e a Texaco destacam-se na produo de hidrognio via oxidao parcial.

Devido s suas vastas reservas, o carvo assume um papel importante no sector energtico. Nos pases ricos

neste combustvel, como o caso da frica do Sul e da China, a oxidao parcial deste minrio est

comercialmente bem estabelecida. O processo anlogo ao descrito anteriormente, contudo necessrio

preparar o carvo, transform-lo em p fino e mistur-lo com gua de modo a formar uma pasta susceptvel de

ser bombeada.

Existe um processo, reforming autotrmico, que resulta da combinao da oxidao parcial e do steam

reforming. Neste processo os hidrocarbonetos reagem com uma mistura de oxignio e vapor num termo-

reactor e na presena de catalisador. A ocorrem trocas de calor entre o processo endotrmico do steam

reforming e entre a oxidao parcial, processo este exotrmico.

( )2 2 22 2 2x yy

C H pO x p H O xCO x p H

+ + + +

(6)


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2.2.3 Gaseificao do carvo

Outro processo que permite extrair o hidrognio a partir do carvo a gaseificao. Consiste na decomposio

trmica deste num combustvel gasoso, o H2, formando-se ar, oxignio, hidrognio, vapor de gua, ou uma

misturas destes gases. De uma forma simplista a reaco que traduz a gaseificao pode ser expressa por

2 2C H O CO H + + (7)

Para alm do carvo, a biomassa ou combustveis lquidos pesados tambm podem sofrer este tipo de

gaseificao.

2.2.4 Pirlise [ 14]

A pirlise consiste na separao de hidrocarbonetos a elevadas temperaturas em carbono e hidrognio,

utilizando o carbon feltcomo catalisador. O carbono resultante pode ser sequestrado, porm, devido energia

necessria para o processo, ocorrem emisses de carbono.

O carbono sequestrado de elevada pureza, o carbon black, usado na indstria do plstico, do tear e das

baterias, sendo uma mais valia econmica. A produo de hidrognio por este processo poder sair mais

barato do que o steam reforming.

Pirlise de hidrocarbonetos a plasma

O reforming de hidrocarbonetos gasosos pode ser auxiliado ou mesmo realizado por um arco elctrico que

transforma os hidrocarbonetos e outros reagentes em gs ionizado, ou seja, em plasma, a temperaturas

superiores a 1500 C . No reforming piroltico a plasma, a energia necessria para que ocorram as reaces fornecida aos reagentes na sua passagem pelo reactor, numa regio denominada arco-plasmtico, caracterizada

pela presena de descargas elctricas e pela sua alta densidade energtica. O uso do plasma permite que a

decomposio do hidrocarboneto em hidrognio e carbono se faa na ausncia de catalisadores. Este o

primeiro processo com combustveis fsseis capaz de produzir uma quantidade mnima de gases de efeito de

estufa (GEE).


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2.3 Produo do hidrognio pelo processo de electrlise [ 16], [ 17], [ 18]

Actualmente apenas 2% do hidrognio produzido a nvel mundial provm da electrlise, sendo inferior a 1% oproveniente da electrlise da gua.

A electrlise um processo que separa os elementos qumicos de um composto por aplicao de uma corrente

elctrica. Primeiramente d-se a dissociao do composto em ies, segue-se uma passagem de corrente

contnua atravs desses mesmos ies, obtendo-se finalmente os elementos qumicos. Em muitos casos,

dependendo da substncia a ser electrolisada e do meio em que ela ocorre, para alm de se formarem

elementos tambm ocorre a formao de novos compostos. O processo da electrlise uma reaco de

oxidao-reduo oposta quela que ocorre numa pilha sendo, portanto, um fenmeno fsico-qumico noespontneo.

A produo comercial do hidrognio atravs deste processo tem uma eficincia entre 70 e 75% que pode ser

melhorada por adio de sais ao electrlito de modo a aumentar a condutividade bem como utilizando a

electrlise a vapor, por substituio parcial de electricidade em energia trmica. Dado que a quantidade de

energia necessria produo de hidrognio elevada (4,5 a 5 kWh/m3 H2), o seu custo tambm elevado,

sendo a electricidade responsvel por dois teros do mesmo. Por isso a produo do hidrognio por esta via

no economicamente favorvel.

A electrlise na gua

A reaco da electrlise pode ser expressa por

2 2 22 2energia H O O H + + (8)

No elctrodo negativo, o ctodo, existe uma carga negativa gerada

por uma bateria, da qual resulta uma tenso elctrica que expele

electres para a gua. No elctrodo positivo, o nodo, existe uma

carga positiva que absorve os electres. Como a condutividade da

gua fraca, em vez da criao de carga ao longo de todo o

circuito, as molculas da gua que se situam junto do ctodo so

separadas em protes e em ies hidrxido, Figura 5 Electrlise da gua


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2 H O H OH + + (9)

Era de esperar que a gua se separasse em partculas neutras (H e OH), mas tal no acontece dado que a

electronegatividade do tomo de oxignio superior do hidrognio, ou seja, o oxignio capta o electro ao

hidrognio ficando na forma mais estvel com as orbitais todas preenchidas.

O H+ capaz de capturar um electro do ctodo, dador de electres, passando a tomo neutro:

H e H + + (10)

Este tomo de hidrognio encontra outro tomo de hidrognio e forma uma molcula gasosa de hidrognio.

2 H H H + (11)

O io OH- migra para o nodo e a perde o electro capturado ao hidrognio. A produo de oxignio e de gua

conseguida a partir de 4 ies OH- de acordo com a seguinte reaco:

2 24 2 4OH O H O e + + (12)

A libertao de oxignio observada pelo borbulhar que surge na soluo. Assim, um circuito fechado criado, envolvendo partculas negativamente carregadas electres no fio, ies de hidrxido na gua. A

energia cedida pela bateria armazenada sobre a forma de hidrognio.

A produo sustentvel da electricidade torna-se um ponto vital na viabilidade da electrlise, dado que esta

acarreta dois teros do seu custo. Sendo assim, as energias renovveis, tais como a estaes hidroelctricas,

elicas, geotrmicas, solares e a biomassa, protagonizam um papel fulcral.


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Figura 6 - Fontes de Hidrognio a partir de recursos renovveis e seu consumo

Sociedade do Hidrognio Renovvel

Electricidade H2 Combustvel dominante

EnergiasRenovveis

Elica

Hidroelctrica

Geotrmica

Solar

Biomassa

HIDROGNIO, H2

+ H2O

Biocombustveis

EmissoCO2

EmissoH2O


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2.3.1 Hidroelctrica [ 16]

A hidroelctrica de longe a maior fonte de energia renovvel, representando cerca de 92% da energiarenovvel produzida. No ano 2000 a hidroelctrica produziu 2705 TWh de electricidade (17% da cota mundial

de electricidade) com capacidade de gerar 740 GW.

Tabela 1 Produo de energia hidroelctrica para vrios pases

ProduoHidroelctrica

TWh (2000) % do total mundialCapacidade instalada

em GW (1999)

Canada 358 13.2 67Qubec 165 6.1 38

Brasil 305 11.3 59

EUA 275 10.2 99

China 222 8.2 53

Rssia 165 6.1 44

Noruega 142 5.2 28

Japo 97 3.6 45

Resto do Mundo 1141 42.2 345

Mundial 2705 100.0 740

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

Capacidade terica Capacidade tcnica Produo (1999)

TWh/ano

Figura 7 Panorama hidroelctrico mundial

Se todo o potencial hidroelctrico do Qubec (perto de 200 TWh/ano) fosse usado para a electrlise da gua,

4 milhes de toneladas de hidrognio seriam produzidas por ano de uma forma sustentvel, o suficiente para

abastecer mais de 22 milhes de carros.


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2.3.2 Elica

Actualmente o vento representa a fonte de energia com maior

crescimento a nvel mundial. Perto de 20 GW de capacidade

elica esto instalados na rede mundial, estando j disponveis

turbinas com capacidade de 3,6 MW. No entanto esta

tecnologia apresenta uma srie de desafios, destacando-se a

localizao especfica, a disponibilidade sazonal e um output

imprescindvel com baixa capacidade.

2.3.3 Geotrmica

Nalguns pases como os Estados Unidos, Itlia, Islndia e

Portugal (em particular nos Aores), tm sido construdas

centrais geotrmicas destinadas ao aproveitamento da

energia geotrmica e sua converso em energia elctrica. A

capacidade de produo da central portuguesa de 4,6 MW.

Estima-se que, actualmente, este tipo de centrais satisfazem as

necessidades energticas de cerca de 60 milhes de pessoas em 21

pases.

Em Reykjavik, capital da Islndia, cerca de 95% das casas so aquecidas por este processo, sendo por issoconsiderada uma das cidades menos poludas do mundo.

Figura 8 Moinhos elicos

Figura 9 Central geotrmica


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2.3.4 Solar

Existem duas formas de produzir electricidade a partir do sol: porunidades fotovoltaicas, que originam corrente elctrica convertendo

directamente a energia solar ou por centrais termo-solares, que usam o

calor radiado pelo sol para gerar electricidade.

Do ponto vista econmico, o sistema fotoelctrico tem interesse para

aplicaes que exijam uma capacidade no superior a 1MW, portanto

pouco adequado para produes em escala .

As centrais termo-solares (reflectores parablicos e torres

solares), representam uma possibilidade bem mais barata e

aceitvel para o aproveitamento de energia solar em grande

escala. Os reflectores parablicos foram concebidos para

capacidades de 30-80 MW, enquanto que para as torres solares

foram constitudos planos para construir centrais com

capacidades da ordem dos 200 MW onde temperaturas na

ordem dos 1000 C podem ser atingidas.

Figura 10 Painis solares

Figura 11 Paineis fotovoltaicos

Figura 12 Torre solar piloto


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A figura acima mostra uma central piloto constituda em Espanha na dcada de 80, com capacidade para gerar

50kW de energia verde.

Em 1998, a energia primria necessria era de 111,7 milhes de kWh. A tabela que se segue mostra as

produes actual, terica e potencial tcnica de energia solar.

Tabela 2 Produo anual de energia solar, em kWh/ano

Produo actual

Produo terica

Potencial tcnico

0,028

1083420

> 437,5

2.3.5 Biomassa

Dado o crescente interesse nas energias renovveis para a reduo das emisses de CO 2, a biomassa tem sido

alvo de especial interesse por parte da indstria da energia. A lgica de utilizao da biomassa pode passar

pela converso desta em biogs e gases sintticos, bem como hidrognio. Actualmente a gerao bioqumica

de hidrognio atravs das algas verdes est em estudo.

Existem trs mtodos para a produo de hidrognio a partir da biomassa, apesar de nenhum ser

economicamente rentvel. So eles a gaseificao a vapor, pirlise e a hidratao bioqumica.

Gaseificao a vapor

um processo termoqumico que pode ser utilizado em resduos florestais, por decomposio destes em

monxido de carbono e hidrognio. O processo requer altas temperaturas (800 1000C) e um abastecimento

restrito de oxignio (inferior ao necessrio para a combusto), tendo como produtos finais hidrognio,monxido de carbono e metano. Por via da reaco shiftno steam reforming o monxido de carbono pode ser

transformado em dixido de carbono e hidrognio (vide equao (3))

Pirlise

um processo semelhante ao usado na pirlise de hidrocarbonetos, mas bastante mais complicado devido

complexidade e variedade da biomassa existente. Existem alguns processos biolgicos dos quais o hidrognio


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aparece como produto imediato; investigaes na rea da gerao de hidrognio a partir de sistemas alga-

bactria indicam um custo de 120 /MWh.

As cianobactrias so organismos unicelulares tanto na gua como no ar e que produzem naturalmente

hidrognio durante o seu normal metabolismo. Estas bactrias possuem enzimas que absorvem a luz solar

como energia para separar as molculas de gua, produzindo assim hidrognio. Dado que as cianobactrias

sintetizam hidrognio a partir da gua, o resduo que se obtm no mais do que gua, utilizada para o

metabolismo seguinte.

Figura 13 Blue Tower, Herten

No ano 2000 foi iniciado um projecto em Herten, Alemanha designadoBlue Tower [ 5]para a produo de

hidrognio a partir da biomassa. A capacidade de 1 MW com possibilidade de sofrer expanso at 10 MW.

A composio de vrias alimentaes est representada na figura seguinte.


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Figura 14 Composio de alimentaes Blue Tower

Para alm de ser o composto maioritrio em qualquer uma das alimentaes, o hidrognio produzido numa

quantidade superior a 50%.

Figura 15 Gases libertados pelaBlue Tower[ 5]


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21

2.4 Ciclo de vida dos sistemas energticos do hidrognio

Para estudar a sustentabilidade de um dado processo de produo de hidrognio necessrio conhecer o seu

ciclo de vida para se compreender as suas repercusses ambientais, econmicas e energticas. Para tal que

ter dados quanto energia consumida, poluentes emitidos, espao necessrio e material utilizado em cada

processo de produo de hidrognio. Os diferentes processos de produo de hidrognio podem ser

comparados entre si, segundo trs critrios: energia no-renovvel consumida, quantidade de CO 2 emitida e o

custo de produo.

Tabela 3 - Fluxos de Energia na produo de 1kWh de H2

Processos de produo deH2

Energia Auxiliar(kWh)

Energia Primria(kWh)

Perdas deEnergia (kWh)

Steam Reforming do Gs

Natural0,01 1,55 0,56

Gaseificao de Carvo

Betuminoso0,28 1,76 1,04

Gaseificao de Biomassa

Florestal0,37 1,42 0,79

Electrlise, Fotovoltaica 0,46 15,3 14,76

Electrlise, Parablica 0,16 10,2 9,36

Como se pode verificar da anlise da Tabela 3, a energia primria proveniente da biomassa e dos combustveis

fsseis necessria produo de 1 kWh de hidrognio situa-se entre 1,4 e 1,8 kWh, apresentando perdas de

0,5 a 1,1 kWh.

No caso dos processos que envolvem a energia solar, a energia primria necessria produo bastante

superior, pois somente 10-20% dessa energia convertida em electricidade. Uma vez que o Sol uma fonte deenergia renovvel, pode ser utilizado a nvel industrial nos pases com mais horas de radiao solar.


22/61


22

2.4.1 Emisses de CO2 e custos associados

Os nveis de emisso de CO2 e os custos exibidos na figura que se segue, tm em conta o tratamento do

combustvel, o transporte, as instalaes e equipamento necessrio produo de H2.

Figura 16 Emisso de CO2 em g/kWh e respectivos custos para diferentes fontes de energia

Existe uma relao inversamente proporcional entre o recurso de energias renovveis e as emisses de CO 2.

Sendo assim, tendo em conta o Protocolo de Quioto (onde Portugal assumiu um compromisso na reduo das

emisses de CO2, e onde foi modelado tambm um possvel mercado de cotas negociveis de emisses de

CO2), os processos de produo de H2 que envolvem energias renovveis so mais vantajosos.

Os dois processos de produo de H2 a partir de combustveis fsseis apresentam nveis nas emisses de CO2

significativamente diferentes, devendo-se ao facto do gs natural apresentar um rcio H/C bastante superior ao

do carvo.

Figura 17 Rcio H/C dos vrios transportadores de energia

* valores mnimos

0 20 40 60 80 100

Madeira*

Carvo*

Crude*

Gs natural

Metano

Hidrognio

Carbono(C) Hidrognio (H)

0 100 200 300 400 500 600 700

St e a m re f o rming do g s na tu ra l

Ga se i f i c a o de c a r v o be tuminos o

Ga se i f i c a o da b ioma s sa f lo re s ta l

E l e c t r l i se , f o t o v o l t a i c a

E le c t r l i s e , pa ra b l ic a

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0

2025

2000

Emisso CO2( g/kWh)

Custos( cent//kWh)


23/61


23

Em termos de custos, h uma clara vantagem por parte dos mtodos que envolvem os combustveis fsseis,

sendo 5 ou 10 vezes menos dispendiosos do que as variantes solares. No entanto a produo de H2 a partir dabiomassa apresenta um custo competitivo face ao H2 produzido a partir dos combustveis fsseis.

No caso da produo solar, a produo parablica claramente mais favorvel economicamente. Se for

necessrio liquefazer o hidrognio, o custo triplica devido ao elevado preo de liquefaco e ao aumento no

custo do seu transporte.

3 Manuseamento do Hidrognio

3.1 Propriedades fsicas e qumicas

Para um manuseamento seguro do hidrognio necessrio conhecer as suas propriedades fsicas e qumicas.

Tabela 4 Propriedades fsicas e qumicas do Hidrognio [ 7]

Peso Molecular (g/mol) 2,0

Ponto de fuso (C) -259

Ponto de ebulio (C) -253

Temperatura Crtica (C) -240

Densidade relativa,gs (ar=1) 0,07

Densidade relativa,lquido (gua=1) 0,07

Solubilidade na gua (mg/l) 1,6

Aspecto/cor incolor

Cheiro inodoro

Temperatura de auto-ignio (C) 560

Gama de inflamabilidade (% vol no ar) 4 -75

O hidrognio o mais leve de todos os gases, apresentando uma densidade de 0,084 kg/m3 a 1 bar e a 15 C.

Em caso de fuga do gs, este sobe rapidamente acumulando-se na parte superior de qualquer recinto fechado.

Se o hidrognio for descomprimido de 175 bar para 1 bar, a temperatura aumenta 5C (de 20 para 25C),

insuficiente para ocorrer a auto-ignio (560C).


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24

O hidrognio quando reage com agentes oxidantes, como o cloro ou o oxignio, pode-se inflamar podendo o

processo de queima originar uma exploso. Se ocorrer em recinto fechado, o aumento de presso pode causar

destruio. A combusto do hidrognio com o ar iniciada por fontes de ignio de baixa energia, podendo

mesmo partculas de p carregadas de hidrognio originarem uma fasca devido carga electrosttica.

As propriedades qumicas do hidrognio lquido e gasoso so semelhantes, no entanto este ltimo reage mais

facilmente com o oxignio devido sua elevada temperatura.

A tabela seguinte compara o hidrognio com o diesel, duas fontes de energia diferentes que podem ser

utilizadas para a mesma finalidade.

Tabela 5 Comparao de densidades do hidrognio e do diesel [ 8]

1 m3 de hidrognio gasoso

1 l de hidrognio lquido

1 kg de hidrognio

0,30 l de diesel

0,24 l de diesel

2,79 kg de diesel

3.2 Segurana [ 6]

Exceptuando o He, temperatura em que o hidrognio se poder encontrar no estado lquido (-259C) todos os

gases se encontram no estado slido, em particular o ar. Uma mistura de ar com hidrognio lquido (LH 2)

explosiva, da a necessidade de se afastar uma instalao de hidrognio das outras substncias. A temperatura

baixa do hidrognio lquido origina condensao do ar atmosfrico nas partes exteriores da instalao isentas

de isolamento. Se o ar liquefeito se tornar rico em oxignio devido evaporao do azoto, pode actuar como

comburente quando em contacto com substncias combustveis.

O hidrognio quando inalado em elevadas concentraes (cerca de 30%) causa asfixia devido falta deoxignio, no entanto no necessrio proteco respiratria aquando o seu manuseamento. No caso do

hidrognio criognico lquido ou gasoso, podem ocorrer queimaduras por contacto com a pele.

A formao de atmosferas potencialmente explosivas provenientes das instalaes de hidrognio podem ser

evitadas. Para tal fundamental que a sua construo seja efectuada em reas bem ventiladas e arejadas, de

preferncia ao ar livre, de forma a que eventuais fugas de hidrognio se libertem para a atmosfera sem perigo.

Deve-se assegurar que pelo menos o depsito de hidrognio esteja nestas condies; no caso de fuga, o corte


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25

da alimentao de gs tem que ser possvel; as junes e flanges tm que ser blindadas e seladas,

especialmente se estiverem situadas em locais de difcil acesso; as aberturas no telhado permitem uma

ventilao eficaz, controlada por um sistema de alarme que detecta o valor de H 2 libertado; vrios

equipamentos de segurana so requeridos, sendo exemplo os sensores de hidrognio, os detectores de chama

e sistemas de extino de incndio.

4 Armazenamento e transporte do Hidrognio [ 1],[ 6]

Tal como o petrleo, o hidrognio pode serarmazenado e usado independentemente do

tempo de produo. Pode ser armazenado no s

na forma gasosa em depsitos sob presso (de

350 a 700 bar) e temperatura ambiente como

tambm pode ser armazenado e transportado

quase sem presso em depsitos isolados sob a

forma de lquido criognico. Os depsitos devem

ser colocados em locais bem ventilados, longe dereas residenciais e a temperaturas inferiores a

50C.

O material seleccionado para as instalaes de hidrognio deve ser escolhido de modo a evitar fracturas. Dado

que o hidrognio no corrosivo, possvel utilizar nas instalaes materiais metlicos, plsticos e borracha,

no entanto, estes dois ltimos materiais juntamente com a ao-carbono devem ser evitados nas instalaes de

LH2 uma vez que podem ocorrer fissuras, reduzindo a sua ductilidade. Os materiais fundidos tambm devem

ser evitados uma vez que a sua porosidade seria causadora de fugas.

Antes de se iniciar o processo de transporte, deve-se sempre verificar se a vlvula de segurana est fechada e

que no existem fugas; comprovar que o tampo que protege a vlvula est instalado correctamente; garantir

ventilao adequada e cumprir a legislao em vigor.

Figura 18 - Estao de armazenagem de hidrognio em Hamburg [ 8]


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26

4.1 Armazenamento por compresso do H2

A compresso do hidrognio a forma mais vantajosa de o armazenar de modo a minimizar as dimenses daestao de armazenamento. Para a compresso do hidrognio gasoso (CGH2) so necessrios um ou mais

compressores e vasos de armazenagem, bem como pistolas de enchimento. Existem duas formas de

abastecimento do CGH2: Overflow (por excesso) e Booster(por impulso) que podem ser tcnicas aplicadas

em separado ou em conjunto. As presses tpicas para o armazenamento variam entre 200 e 350 bar.

Abastecimento Overflow

A presso qual o hidrognio se encontra armazenado nas estaes de abastecimento bastante superior

presso dos tanques dos veculos de transporte. Para optimizar o abastecimento desses mesmos tanques, a

armazenagem efectuada em vrios cilindros ligados em srie, sendo o ltimo aquele que est ligado ao

tanque do veculo. A presso qual descarregado o GH2 superior presso do tanque.

Figura 19 Abastecimento Overflow[ 8]

Abastecimento Booster

Neste tipo de abastecimento, a presso a que se encontram os depsitos de armazenagem do hidrognio

inferior presso do tanque que o vai transportar. Nesse caso necessrio um compressor adicional ( booster)que permita a entrada do GH2 no tanque presso requerida. Se ocorrer falha do compressor, necessrio a

existncia de um by-pass que garanta o abastecimento parcial do tanque de transporte.


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27

Figura 20 AbastecimentoBooster[ 8]

A desvantagem do armazenamento do hidrognio por compresso (CGH2) o peso e o espao requerido dos

tanques. Se o tanque for largo, maior sero as paredes do tanque; se o tanque for mais pequeno, maior o

nmero de tanques para armazenar a mesma quantidade.

4.2 Armazenamento por liquefaco

A forma liquefeita do hidrognio requerida quando necessrio transport-lo para locais afastados da

produo. No caso do hidrognio estar armazenado na forma lquida (LH2) e ser abastecido na forma gasosa, o

lquido deve ser pressurizado utilizando uma bomba criognica. Nesta situao dispensvel o uso do

compressor para a fase gasosa e o abastecimento efectuado num sistema Overflow. Os tanques tm uma

capacidade de 3,3 toneladas e devem ser isolados devido s baixas temperaturas a que esto sujeitos. Se o

hidrognio estiver armazenado durante longos perodos de tempo, pequenas quantidades podem serevaporadas e alterar a presso dos tanques. Para alm desta desvantagem, a energia requerida para a

liquefaco do hidrognio no pode ser esquecida: 1 m3 de hidrognio liquefeito contm 3,54 kWh, sendo

necessrio o fornecimento de pelo menos 1 kWh.

A energia associada s diferentes formas de armazenamento de hidrognio no constante. A figura seguinte

mostra a diferena que existe entre os vrios estados de agregao da matria.


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28

Figura 21 Energia nos diferentes estados de armazenamento do hidrognio [ 1]

A energia requerida para a armazenagem e transporte de gs menor que para o hidrognio lquido, no entanto

este ltimo apresenta a melhor soluo uma vez que um nico tanque de transporte de hidrognio lquido

consegue ultrapassar os 10 tanques necessrios para transportar a mesma quantidade de hidrognio na forma

gasosa. Abaixo da presso normal, 3 m3 de hidrognio contm a mesma quantidade de energia que um litro de

gasolina.

Os veculos podem armazenar hidrognio na forma liquefeita ou na forma comprimida, consoante as

aplicaes. A Linde sugere que o transporte de hidrognio deve ser efectuado na forma liquefeita, sendo o

hidrognio posteriormente armazenado na estao de abastecimento em tanques subterrneos (como acontece

com a gasolina). Pode depois ser distribudo a partir do tanque de LH2 na forma lquida ou gasosa, sendo

necessrio o uso de bombas criognicas boosterpara a obteno de hidrognio a 700 bar: o hidrognio

lquido passa por um permutador de calor que o aquece at temperatura ambiente. Dado que os lquidos so

mais facilmente bombeados que os gases, a utilizao de bombas criognicas so pequenas, requerem menor

manuteno e tornam-se 40% mais baratas que os compressores.

4.3 Outros mtodos de armazenamento

O hidrognio pode ser armazenado num transportador de metal - hidreto de metal, nas cavidades de uma

grelha metlica feita de magnsio ou de titnio ou ento o hidrognio pode ligar-se com o metal por uma

ligao inica, sendo desnecessrio presses elevadas. Esta forma de armazenamento consiste na absoro de

hidrognio gasoso por parte dos hidretos metlicos. Dependendo da tecnologia utilizada e das caractersticas

do hidreto, a temperatura de armazenamento tanto pode variar entre 20-80 C (baixas temperaturas) como

8,497,63

4,93

2,952,16

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 3,5 700 350 250

Presso (bar)

Energia(MJ/L)

LH2 CGH2


29/61


29

pode ser superior a 300 C (altas temperaturas). Quando o hidrognio precisa de ser libertado, so exigidas

determinadas condies de presso e de temperatura. Apesar deste processo poder ser repetido inmeras vezes

sem perda de capacidade, apresenta como desvantagem o elevado peso da estrutura do armazenamento.

A armazenagem em sistemas porosos apresenta como vantagem a baixa presso requerida para o

armazenamento do hidrognio, para alm da elevada eficincia verificada. Contudo esta tecnologia est longe

de alcanar o sucesso desejado devido aos custos serem elevados. Este tipo de tecnologia inclui materiais

base de carbono, nanotubos, nanofibras, carbonos e fibras activadas como tambm zelitos, aerogis e slica

porosa.

O armazenamento em grafite uma tcnica ainda em desenvolvimento baseada na nanotecnologia, muito

afastada da tradicional compresso ou liquefaco; as micro-esferas de vidro so sistemas de esferas que

armazenam o hidrognio lquido a elevada presso. As esferas so mantidas temperatura ambiente mas

quando esto sujeitas a temperaturas elevadas ou quando entram em coliso o hidrognio libertado.

4.4 Transporte

O hidrognio proveniente do steam reforming pode ser distribudo por pipeline at s estaes de

abastecimento, desde que situadas em locais de fcil acesso. As estaes que actualmente existem na Europa

no esto em condies de usufruir este tipo de abastecimento, sendo por isso o hidrognio abastecido por via

rodoviria. Ospipelines tm como desvantagem a complexidade de construo e de manuteno.

Fornecimento externo LH2

O hidrognio pode ser fornecido na forma lquida.

Apresenta como vantagem o facto do abastecimento

deste combustvel ser suficiente para trs autocarros

durante 20 dias. Comparando as curtas distncias entre

as centrais de produo e os clientes, o fornecimento

de CGH2 domina em toda a Europa.

Figura 22 Tanque de transporte de hidrognio liquefeito[8]


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30

Fornecimento externo CGH2

Por via rodoviria, os tanques de CGH2 conseguem

transportar 600 kg de CGH2 a uma presso que varia entre

200 e 300 bar. Um fornecimento de CGH2 requer uma

parceria entre dois tanques de transporte uma vez que

necessrio abastecer os postos com mais frequncia.

Comparando com a LH2, a energia requerida para a

compresso menor: o hidrognio introduzido no tanque

e a permanece sem se verificarem perdas. Londres,

Luxemburgo e Porto so exemplos de cidades europeias

que dependem do CGH2 externo.

A ideia da liquefaco do gs teve a sua origem nas viagens espaciais realizadas no passado. Actualmente a

indstria qumica a grande consumidora deste combustvel, no s em hidrogenao como tambm em

sntese e produo de fertilizantes. A quantidade e pureza requeridas dependem da aplicao e o seu

crescimento nesta indstria prev-se ser de 7 a 10% nos prximos anos. Contudo, o futuro do hidrognio passa

pelas clulas de combustvel que requerem o hidrognio e oxignio para a produo de calor e electricidade,sendo a gua o nico sub-produto.

5 O Hidrognio como combustvel

5.1 Clulas de combustvel [ 24]

Uma clula de combustvel um dispositivo electroqumico que gera electricidade directamente a partir da

energia guardada num combustvel. possvel ver uma clula de combustvel como uma bateria convencional

mas onde os reagentes no so slidos e podem portanto continuar a ser fornecidos continuamente.

Visto que o processo no recorre combusto, esta soluo apresenta enormes vantagens no que diz respeito

ao impacto ambiental quando comparada com as tecnologias convencionais de uso de combustveis.

Figura 23 Depsitos de CGH2 no Luxemburgo[ 8]


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31

Figura 25 - Clula de combustvel alcalina

Todas as clulas de combustvel tm o mesmo princpio.

O combustvel reage catalticamente (so removidos

electres dos elementos do combustvel) na clula de

combustvel por forma a criar uma corrente elctrica. As

clulas de combustvel consistem num electrlito

colocado entre dois elctrodos finos (nodo e ctodo). O

combustvel passa pelo nodo (e o oxignio pelo ctodo)

onde se separa catalticamente em ies e electres. Os

electres atravessam um circuito externo para servir uma

carga elctrica enquanto os ies se movem pelo

electrlito em direco ao elctrodo carregado com carga

contrria. No elctrodo os ies combinam-se e do

origem aos produtos de reaco, fundamentalmente gua

e dixido de carbono. As reaces qumicas variam

dependendo do combustvel utilizado.

As clulas de combustvel so uma das solues mais promissoras para a mobilidade sustentvel por

oferecerem a possibilidade de fornecer energia de uma forma no-poluente.

Uma grande parte da indstria automvel aposta neste tipo de solues para enfrentar os desafios ambientais

do futuro.

5.1.1 Clulas de combustvel alcalinas

(AFC - Alkaline Fuel Cell)

Este tipo de clulas de combustvel funciona comhidrognio e oxignio comprimidos. Usam geralmente

uma soluo de hidrxido de potssio (KOH) em gua

como electrlito. A eficincia pode ir at 70% e a

temperatura de funcionamento fica entre os 150 e 200 C.

Uma clula deste tipo pode fornecer uma potncia entre os

300 watts e os 5 kilowatts. Estas clulas de combustvel

precisam de hidrognio puro como combustvel porque as

Figura 24 - Clula de combustvel genrica


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32

Figura 26 - Clula de combustvel de carbonato fundido

impurezas podem provocar a formao de carbonato slido (que interfere nas reaces dentro da clula).

Reaco no nodo: (13)

Reaco no ctodo: (14)

Reaco total na clula: (15)

Foi este o tipo de clulas de combustvel usado na nave espacial Apollo para fornecer electricidade e gua

potvel. Uma das maiores desvantagens desta tecnologia o preo do catalisador do elctrodo de platina.

5.1.2

Clulas de combustvel de carbonato fundido(MCFC - Molten Carbonate Fuel Cell)

Numa clula de combustvel de carbonato fundido o electrlito composto por sais de carbonato. Aquecido a

650 C, o sal derrete e conduz ies carbonato (CO32-)

do ctodo at ao nodo. No nodo, o hidrognio reage

com os ies e produz gua, dixido de carbono e

electres. Os electres, ao atravessarem um circuito

externo, fornecem potncia elctrica e voltam ao

ctodo. Uma vez no ctodo, o oxignio do ar e o

dixido de carbono reciclado do nodo reagem com os

electres para formar ies CO32- que reabastecem o

electrlito e transferem corrente atravs da clula de

combustvel.

Reaco no nodo: (16)



2 2

2 2

2 2 2

2 4 4 4

2 4 4

2 2

H OH H O e

O H O e OH

H O H O

+ +

+ +

+

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

23 2 2 2

22 3

2 2 2 2 2

2

12

21

2

CO H H O CO e

CO O e CO

H g O g CO ctodo H O g CO nodo

+ + +

+ +

+ + +


33/61


33

Este tipo de clulas de combustvel pode extrair hidrognio a partir de uma variedade de combustveis usando

um reformador interno ou externo. So tambm menos sujeitas ao envenenamento por monxido de carbono

do que as clulas de combustvel de baixas temperaturas. Isso faz com que os combustveis fsseis sejam uma

soluo mais atractiva para este tipo de clula de combustvel.

As clulas de combustvel de carbonato fundido funcionam bem com catalisadores de nquel (mais baratos que

platina) e exibem uma eficincia de 60%, podendo chegar aos 85% se o calor desperdiado for aproveitado

para gerar electricidade. Actualmente, unidades de demonstrao exibem uma produo de 2 MW mas existem

planos para unidades de 50 a 100 MW de capacidade.

Duas dificuldades colocam este tipo de tecnologia em desvantagem comparativamente a outro tipo de clulas:

a primeira a complexidade de trabalhar com um electrlito lquido em comparao com um electrlito

slido, a outra, tem a ver com a reaco qumica dentro da clula. Os ies CO 32- do electrlito so gastos nas

reaces no nodo tornando-se necessrio injectar dixido de carbono no ctodo para compensar.

5.1.3 Clulas de combustvel com membrana de permuta de protes

(PEMFC Proton Exchange Membrane Fuel Cell)

Este o tipo de clula de combustvel que se acredita vir a conseguir substituir os motores de combusto

interna a diesel e a gasolina nos veculos motorizados do futuro. Foi esta a tecnologia usada pela primeira vez

pela NASA nos anos 60 no programa Gemini.

As clulas de combustvel com membrana de permuta de

protes apresentam como principal vantagem a sua

simplicidade de funcionamento. Estas clulas baseiam-se

no uso de uma membrana slida feita de um polmeropermevel a protes quando saturado com gua mas que

nessas condies no conduz electres.

O combustvel destas clulas o hidrognio e o

transportador da carga o io de hidrognio, o proto. No

nodo, a molcula de hidrognio dividida em ies de

hidrognio e electres. Os ies atravessam oFigura 27 - Clula de combustvel com membrana de

permuta protnica


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34

Figura 28 - Clula de combustvel de cido fosfrico

electrlito at ao ctodo enquanto os electres passam pelo circuito externo onde fornecem potncia elctrica.

O oxignio do ar fornecido no ctodo e combina-se com os electres e com os ies de hidrognio para

formar gua.

Reaco no nodo: (19)



Comparativamente aos outros tipos, as clulas de combustvel de membrana de permuta de protes geram

mais potncia por volume ou massa de clula de combustvel. A elevada densidade de potncia faz com que

estas clulas sejam mais compactas e leves. Alm disso, a temperatura de operao inferior a 100 C, o que

proporciona um arranque rpido. Estas caractersticas aliadas possibilidade de mudar rapidamente a potncia

de sada fazem da clula de combustvel de membrana de permuta de protes a principal candidata a

aplicaes em automveis.

5.1.4 Clulas de combustvel de cido fosfrico

(PAFC Phosphoric Acid Fuel Cell)

As clulas de combustvel deste tipo so as que exibem

o estado de desenvolvimento mais maduro at ao

momento, tendo sido as primeiras a serem

comercializadas. Desenvolvidas em meados dos anos

60 e testadas desde os anos 70, tm melhorado

significativamente em estabilidade, performance e

custo. Estas caractersticas fazem das clulas de

combustvel de cido fosfrico boas candidatas aaplicaes fixas.

Neste tipo de clulas o electrlito o cido fosfrico

(H3PO4) concentrado, o que faz com que os

componentes da clulas tenham de ser resistentes corroso. A condutividade inica do cido fosfrico

baixa para temperaturas reduzidas, e por isso, estas clulas funcionam entre os 150 C e os 220 C.

2

2 2

2 2 2

2 4 4

4 4 2

2 2

H H e

O H e H O

H O H O

+

+

+

+ +

+


35/61


35

Tal como nas clulas de combustvel de membrana de permuta protnica, o transportador de cargas o io

hidrognio, H+. As reaces que ocorrem no nodo e no ctodo so tambm idnticas.

Reaco no nodo: (22)



A eficincia das clulas de combustvel de cido fosfrico so tpicamente volta de 40%. Os 80% de

eficincia podem tambm aqui ser alcanados atravs do aproveitamento da energia libertada em forma de

calor.

5.1.5 Clulas de combustvel de xido slido

(SOFC - Solid Oxid Fuel Cell)

A clula de combustvel de xido slido actualmente a clula de mais alta temperatura em desenvolvimento

e pode funcionar em temperaturas que vo desde os 600 C aos 1000 C. Esta caracterstica faz com que possausar uma grande variedade de combustveis. Para poder operar a to altas temperaturas, o electrlito um

material cermico slido fino (xido slido) que condutor de ies de oxignio. Desde os anos 50 que as

clulas de combustvel de xido slido tm vindo a ser desenvolvidas e tm sido investigadas duas

configuraes: painel plano e tubular.

O transportador da carga nestas clulas de combustvel o io

oxignio. No ctodo, as molculas de oxignio provenientes

do ar so divididas em ies oxignio com a adio de quatroelectres. Esses ies so conduzidos atravs do electrlito e

combinam-se com o hidrognio no nodo libertando a quatro

electres. Os electres atravessam um circuito externo

fornecendo assim potncia elctrica.

2

2 2

2 2 2

2 4 4

4 4 2

2 2

H H e

O H e H O

H O H O

+

+

+

+ +

+

Figura 29 - Clula de combustvel de xido slido


36/61


36

Reaco no nodo: (25)

Reaco no ctodo: (26)Reaco total na clula: (27)

Este tipo de clula de combustvel dos que apresenta uma maior eficincia, podendo chegar aos 60%. Alm

disso, as altas temperaturas de funcionamento podem ser usadas para criar vapor de alta presso que pode ser

aproveitado em vrias aplicaes. Atravs da combinao de uma clula de combustvel de alta temperatura

com uma turbina pode-se obter uma clula de combustvel hbrida com uma eficincia de mais de 70%.

5.2 Outras clulas de combustvel

5.2.1 Clulas de combustvel de metanol directo

(DMFC Direct Methanol Fuel Cell)

A tecnologia DMFC muito semelhante usada nas clulas de combustvel com membrana de permuta

protnica. Neste caso, a clula de combustvel faz o uso directo de metanol sem necessidade de reformar o

combustvel para obteno de hidrognio puro. O metanol convertido em dixido de carbono e hidrognio

no nodo. A partir da a clula segue o padro de reaco de uma PEMFC.

Este tipo de clulas no apresenta muitos dos problemas de armazenamento tpicos de outras tecnologias visto

que o metanol tem uma densidade de potncia maior que o hidrognio (embora menor que a gasolina ou o

diesel). O metanol mais fcil de transportar e fornecer ao mercado porque pode usar a intra-estrutura

existente visto ser uma combustvel lquido.

22 2

22

2 2 2

2 2 2 4

4 22 2

H O H O e

O e O

H O H O

+ +

+ +


37/61


37

Figura 30 - Clula de combustvel de metanol directo

Reaco no nodo: (28)



Estas clulas funcionam na gama de temperaturas entre 120 C e 130 C (um pouco mais que a temperatura

padro para as PEMFC) e atingem uma eficincia de 40%. Uma das principais desvantagens a necessidadede uma maior quantidade de platina como catalisador por forma a tornar possvel a converso do metanol em

hidrognio e dixido de carbono a baixas temperaturas.

A tecnologia de clulas de combustvel de metanol directo est ainda numa fase prematura do seu

desenvolvimento.

5.2.2 Clulas de combustvel de zinco-ar

(ZAFC Zinc-Air Fuel Cell)

As clulas de combustvel de zinco-ar combinam as algumas caractersticas de outras clulas de combustvel

com algumas das caractersticas das pilhas [ 20].

A tecnologia zinco-ar existe j h mais de um sculo. Numa clula de combustvel de zinco-ar tpica existe

pelo menos um elctrodo de difuso de gs (GDE Gas Diffusion Electrode), um nodo de zinco separado por

um electrlito e um tipo de separadores mecnicos. O GDE uma membrana permevel que deixa passar o

3 2 2

2 2

3 2 2 2

6 6

36 6 3

23

22

CH OH H O CO H e

O H e H O

CH OH O CO H O

+

+

+ + +

+ +

+ +


38/61


38

oxignio atmosfrico. Depois deste ter sido convertido para ies hidrxido e gua, estes atravessam o

electrlito e chegam ao nodo de zinco; a chegados, os ies hidrxido reagem com o zinco e formam xido de

zinco, criando-se um potencial elctrico.

Quando um conjunto de clulas de zinco-ar so ligadas, o potencial elctrico combinado que estas oferecem

pode ser considervel e assim ser usado como fonte de electricidade.

Reaco no nodo: (31)

(32)


(34)


O electrlito neste tipo de clulas um electrlito cermico slido que usa o io hidrxido como transporte de

carga. Para atingir uma eficincia considervel, atravs do uso de combustveis baseados em hidrocarbonetos e

na alta condutividade do electrlito para o transporte de carga, as clulas de combustvel de zinco-ar

funcionam a temperaturas que rondam os 700 C. Estas elevadas temperaturas permitem o reforming interno

de hidrocarbonetos, eliminando assim a necessidade de um reforming externo. Uma vez mais, o calor gerado a

altas temperaturas pode ser usado para produzir vapor de alta presso que pode ter aplicaes muito variadas.

O electrlito deste tipo de clulas de combustvel tem algumas vantagens sobre os outros electrlitos: no

necessita de gua como a membrana de permuta protnica das PEMFCs no podendo portanto secar. Elimina

assim a necessidade de monitorizar os nveis de humidade no nodo e no ctodo. Outra vantagem o facto de

ser slido, o que evita as eventuais fugas nos electrlitos lquidos.

Devido ao facto do nodo de zinco ser consumido na reaco torna-se necessria a substituio deste

componente em certos intervalos de tempo.

4 2 2 6 6CH H O CO H e

Zn OH ZnO H e

+

+

+ + +

+ + +

2

2 2

2 2 24 4 2

O H e OH

O H e H O

+

+

+ +

+ +

4 2 2 22 2CH O CO H O+ +


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39

Figura 31 - Helios em Voo

5.2.3 Clulas de combustvel regenerativas

(RFC)

As clulas de combustvel regenerativas produzem electricidade e calor e conseguem inverter o processo. Ao

ser alimentada com uma corrente elctrica, uma RFC capaz de fazer electrlise da gua e produzir

hidrognio e oxignio, ou seja, uma clula de combustvel regenerativa um sistema integrado de uma clula

de combustvel com um equipamento de electrlise possibilitando alguma economia de peso e custo

comparativamente a sistemas dedicados.

O nvel de eficincia de uma funo da RFCno necessariamente menor que num sistema dedicado mas o

catalisador no sistema no pode ser optimizado para ambas as funes. Assim, a eficincia no mxima nos

dois processos. As clulas de combustvel regenerativas so habitualmente baseadas na tecnologia PEMFC.

A NASA realizou um projecto baseado neste tipo de clulas de combustvel, o projecto Helios.

O Helios era um veculo areo impulsionado por 14

motores elctricos de 1,5 kW alimentados por paineis

solares (durante o dia) ou pela clula de combustvel

(durante a noite). Durante o dia, a RFC realizava

electrlise para produzir hidrognio enquanto que

durante a noite o hidrognio era usado como fonte de

energia.


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Figura 32 - Diagrama energtico do Helios

5.3 O Hidrognio em motores de combusto interna

Uma outra vertente seguida por alguns fabricantes no que diz respeito ao uso de hidrognio como vector

energtico a soluo clssica de combusto interna, mas desta vez, a hidrognio.

A primeira tentativa de desenvolver um motor a hidrognio foi reportada por Reverend W. Cecil em 1820 num

paperintitulado On the application of Hydrogen Gas to Produce Moving Power in Machinery. Entre 1860 e

1870 Nikolaus August Otto, o inventor do primeiro motor de combusto interna a 4 tempos, reportou o uso de

um gs sinttico provavelmente constitudo por 50% de hidrognio.

Em geral, fazer com que um motor de combusto interna funcione a hidrognio no difcil, o desafio fazer

com que funcione bem. De seguida descrevem-se algumas das propriedades do hidrognio que fazem a

diferena em relao aos combustveis mais usados nos motores de combusto interna.

O hidrognio tem uma elevada amplitude de inflamabilidade comparativamente a todos os outros

combustveis. Como resultado, o hidrognio pode ser queimado num motor de combusto interna a

uma grande variedade de misturas ar-combustvel. Este facto permite um funcionamento base de

misturas pobres em combustvel originando uma reaco de combusto mais completa e reduzida

emisso de poluentes por parte do motor. H um limite inferior de teor de combustvel at porque

quanto mais pobre for a mistura, menor a potncia resultante.

O hidrognio necessita de baixa energia de ignio. A quantidade de energia necessria ignio do

hidrognio cerca de uma ordem de grandeza inferior necessria para a gasolina. Isso faz com que


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41

os motores a hidrognio possam ter ignio em misturas pobres e assegura uma ignio correcta.

Infelizmente isso tambm significa que gases quentes ou zonas quentes dentro do cilindro podem

servir como fontes de ignio criando problemas de ignio prematura e flashback. Este um dos

principais desafios no funcionamento de um motor de combusto a hidrognio. Alm disso, a chama

resultante da combusto do hidrognio passa mais perto das paredes internas do cilindro antes de se

extinguir, o que pode tambm levar a um aumento do risco de backfire.

O hidrognio tem uma temperatura de auto-ignio relativamente alta. Esta caracterstica importante

na determinao do factor de compresso que um motor pode usar visto que ambas as variveis esto

directamente relacionadas. A temperatura resultante da compresso no pode exceder a temperatura de

auto-ignio do hidrognio, se exceder, tem-se inevitavelmente uma pr-ignio.

A velocidade da chama que resulta da combusto do hidrognio muito alta. Em equilbrio

estequiomtrico, a velocidade da chama de hidrognio perto de uma ordem de grandeza maior que a

da gasolina; em misturas mais pobres essa velocidade decresce significativamente.

O hidrognio tem um elevado grau de difuso. Esta capacidade de se dispersar no ar

consideravelmente maior que a da gasolina e isso uma vantagem: por um lado facilita a formao

uniforme de uma mistura de ar-combustvel, por outro, em caso de fuga o hidrognio dispersa-se

rapidamente.

O hidrognio um gs de muito baixa densidade. Esta caracterstica resulta em dois problemas no uso

num motor de combusto interna: em primeiro lugar preciso um grande volume de hidrognio para

garantir uma autonomia minimamente razovel no veculo, em segundo lugar, a baixa densidade do

hidrognio resulta numa baixa densidade energtica da mistura ar-combustvel, o que faz com que a

potncia resultante seja reduzida.

Contrariamente soluo das clulas de combustvel, a combusto interna de hidrognio pode resultar na

emisso de alguns poluentes, nomeadamente xidos de azoto (NOx). Outros poluentes produzidos em pequena

escala podem resultar da queima de alguns resduos de leo do motor e no do hidrognio em si.


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Em teoria, a combusto de hidrognio com o ar no devia resultar em mais do que gua:

2 2 22 2 H O H O+ (36)

Na prtica, como o ar no contm s oxignio, fica:

2 2 2 2 2 xH O N H O N NO+ + + + (37)

Ainda assim, os NOx so os nicos poluentes resultantes da combusto do hidrognio com o ar. Convm

lembrar que quando a gasolina queimada resultam uma variedade de poluentes, destacando-se o NOx, o

monxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos (HC).

Seja a relao entre a mistura ar/combustvel em equilbrio estequiomtrico e a mistura ar/combustvel real.Nas figuras que se seguem pretendem-se comparar as emisses em funo de de um motor de combusto

interna a hidrognio com um motor a gasolina.

Motor a Gasolina

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,5 1 1,5

g/

kWh NOx

CO

HC

Figura 33 - Emisses no motor a gasolina


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43

Motor a Hidrognio

0

2

4

6

8

10

12

1416

0 0,5 1 1,5

g/kWh

NOx

Figura 34 - Emisses no motor a hidrognio

Com vista a conseguir uma emisso reduzida de poluentes, os motores de combusto interna a hidrognio so

concebidos para funcionar a uma mistura ar/combustvel que contm sensivelmente o dobro do ar

comparativamente mistura em equilbrio estequiomtrico. Nestas propores, as emisses de NOx so

prximas de zero mas a potncia resultante cerca de metade de um motor a gasolina com a mesma

capacidade. Para compensar a perda de potncia os motores a hidrognio so geralmente de maior capacidade

e so equipados com turbo.

6 O futuro do H2: solues para mobilidade sustentvel

Como j foi referido anteriormente, as clulas de combustvel representam uma das tecnologias mais

promissoras no que diz respeito a mobilidade sustentvel no futuro. Por terem esta ideia bem presente, vrios

fabricantes na indstria automvel avanam j com prottipos de veculos baseados em clulas de combustvel

a hidrognio.

6.1 Solues baseadas nas clulas de combustvel

General Motors, GM

A GM [ 26], uma das maiores empresas no ramo automvel, criou solues baseadas em clulas de

combustvel a hidrognio em vrios veculos prottipo bem como em veculos adaptados de modelos j bem

conhecidos do pblico.


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Figura 35 -Hydrogen1

O Hydrogen1 foi introduzido em meados do ano 2000, baseado no Opel Zafira e usa uma clula de

combustvel a hidrognio para fornecer electricidade a uma bateria que alimenta o motor elctrico do veculo [

25].

OHydrogen1 usa um bloco de 200 clulas de combustvel

ligadas em srie capazes de gerar cerca de 80 kW de

potncia constante. Motorizado pelo motor elctrico

trifsico de 55kW/75cv, o Hydrogen1 consegue

aceleraes dos 0 aos 100km/h em 16 segundos e uma

velocidade mxima de 140 km/h. Com um depsito de 75 lde hidrognio lquido, este veculo atinge uma autonomia

de 400 km.

Ao longo da evoluo deste tipo de tecnologias surge por parte da GM oHydrogen3, que basicamente uma

evoluo doHydrogen1. Este novo modelo incorpora o mesmo nmero de clulas que o anterior mas desta vez

com um rendimento de 94 kW o que, com o novo motor elctrico de 60kW/80cv, possibilitou o aumento da

velocidade mxima para os 160 km/h.

O Hydrogen3 foi sujeito a uma prova de endurance

iniciada a 3 de Maio de 2004 em Hamburgo, na

Alemanha. A maratona terminou a 9 de Junho de

2004 em Portugal no Cabo da Roca onde o veculo

completou 9696 Km depois de ter atravessado a

Europa.

Figura 36 -Hydrogen3


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No mbito de prottipos, a GM comea por propor oAUTOnomy como a primeira de uma das propostas mais

arrojadas em termos de inovao automvel baseada em clulas de combustvel de hidrognio. Este prottipo

o primeiro a combinar a tecnologia by-wire com clulas de combustvel, permitindo para alm de outros o

controlo exclusivamente electrnico da direco, acelerao, travagem.

A evoluo doAUTOnomy nesta linha de prottipos d pelo nome deHy-wire. OHy-wire pretende incorporar

as caractersticas do conceito AUTOnomy. Todos os sistemas de propulso e controlo esto contidos num

chassis de 30 cm de espessura, maximizando assim o espao interior para 5 ocupantes e respectiva bagagem.

O nmero de clulas de combustvel, o seu rendimento e a potncia do motor elctrico so idnticos aos do

Hydrogen3.

Figura 39 - Base doHy-wire

Figura 37 - AUTOnomy Figura 38 -Hy-wire


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Figura 41 - Ford P2000 FCEV

A ultima inovao em prottipos nesta linha por parte deste fabricante o GM Sequel, anunciado a 10 de

Janeiro de 2005 no site oficial.

Neste modelo a GM conseguiu o armazenamento de

hidrognio a uma presso de 10 000 psi e com isso um

aumento da autonomia para os 480 km. Alm disso a nova

gerao de clulas de combustvel fazem com que este modelo

seja capaz de uma acelerao dos 0 aos 100 km/h em menos de

10 segundos.

Ford Motor Company[ 21], [ 22]

A Ford tambm tem desempenhado um papel relevante no que diz respeito investigao do uso de clulas de

combustvel a hidrognio na indstria automvel. Em Janeiro de 1999, no Detroit Auto Show, a Ford

apresentou o P2000, um veculo baseado no Ford Mondeo alimentado a clulas de combustvel.

Este modelo foi provavelmente o primeiro automvel comum de

passageiros com cinco lugares a funcionar a clulas de combustvel.

Usa 381 clulas de combustvel de membrana de permuta protnica

que no total so capazes de produzir cerca de 75 kW. Este automvel

capaz de uma acelerao dos 0 aos 100 km/h em 12,3 segundos e

atinge uma velocidade mxima de 128 km/h. Exibe uma autonomia

de 160 km atravs do uso de hidrognio em gs comprimido.

Depois do lanamento do P2000, a Ford surge no ano 2000 com o Ford Focus FCV.

Figura 40 - GM Sequel


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Figura 42 - Ford Focus FCV

Figura 43 - Ford Focus FCVHbrido

Este modelo apresenta caractersticas muito semelhantes ao

P2000 tendo sofrido as modificaes na forma como esto

colocados os componentes da clula de combustvel a

hidrognio.

A Ford surge na terceira gerao de automveis movidos a clula de combustvel com o Ford Focus FCV

Hbrido.

Atravs do armazenamento de hidrognio gasoso a cerca de

5000 psi a autonomia deste modelo pode chegar aos 320 km. O

Focus FCV Hbrido distingue-se dos anteriores pelo uso, em

conjunto com a clula de combustvel, de baterias Ni-MH por

forma a melhorar a eficincia e a performance. Alm disso,

incorpora tambm -como j vem sendo hbito nos hbridos - um

sistema de traves regenerativo que torna possvel a recuperao,

sob a forma de electricidade, de alguma da energia libertada nas

travagens.

Daimler-Chryler[ 27]

A DaimlerChrysler outro dos fabricantes a contribuir positivamente para o desenvolvimento e testes de

veculos baseados em clulas de combustvel. Em 18 de Junho de 2004 o fabricante entregou a clientes

alemes em Berlin os primeiros automveis de passageiros movidos a clulas de combustvel. Os modelos so

uma adaptao do Mercedes-Benz Classe-A, tendo sido intitulados F-Cell.


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Figura 46 -Mercedes-Benz SprinterFigura 46 -Mercedes-Benz Citaro

Outros projectos da DaimlerChrysler incluem autocarros postos a circular em Maio de 2003 na cidade de

Madrid. O Mercedes-Benz Citaro foi o primeiro autocarro a clula de combustvel a ser posto a funcionar

como transporte de servio regular.

Este construtor participa ainda na rea das operaes de entregas dirias num projecto de dois anos onde so

usadosMercedes-Benz Sprintermovidos a clulas de combustvel.

Figura 44 - Mercedes-Benz Classe-A F-Cell


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Honda

O construtor japons Honda outro dos exemplos que mostram a viabilidade do uso do hidrognio comoresposta s necessidades de mobilidade sustentvel. Prova disto o utilitrio Honda FCX, o primeiro

automvel certificado para uso quotidiano.

O FCX tem uma potncia de 80 cv e atinge uma velocidade mxima

de 150 km/h. O depsito de hidrognio a 5000 psi permite uma

autonomia de 350 km.

Ballard Power Systems

A Ballard Power Systems no se insere directamente na indstria automvel mas neste momento lder

mundial em clulas de combustvel. A grande maioria dos fabricantes de automveis que j tm solues

baseadas em clulas de combustvel de hidrognio incorporam produtos da Ballard.

O modelo Mark 902 uma clula de combustvel de permuta protnica de

quarta gerao. desenhada para aplicaes de transportes baixa envergadura

e tem a capacidade de fornecer 85 kW de potncia continuamente.

Figura 47 -Honda FCX

Figura 48 -Ballard Mark 902


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6.2 Solues baseadas na combusto interna de Hidrognio

A aplicao da filosofia dos motores de combusto interna a hidrognio est a ser seguida por algunsfabricantes da indstria automvel.

A viso da BMW [ 28], por exemplo, aposta numa soluo mista de hidrognio e gasolina enquanto a

disponibilidade de abastecimento de hidrognio reduzida.

O BMW 750hLs mostrou durante a BMW Clean Energy

World Tour ser capaz de percorrer cerca de 170 000 kmssem problemas.

A Ford Motor Company tambm tem solues baseadas na combusto do hidrognio. Um bom exemplo disso

o Ford Model U Conceptcom um motor optimizado para hidrognio, 25% mais eficiente comparativamente

verso a gasolina.

Figura 51 - Motor a hidrognio do Ford Model U[ 23]

Figura 49 - Indicadores de hidrognio e gasolina

Figura 50 -BMW 750hLs


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7 Projectos e iniciativas

7.1 Relatrio Well-to-Wheel

Os resultados do estudo efectuado pela GM foram conhecidos em Maro de 2004 [ 30]. O objectivo foi

estudar a eficincia dos combustveis e as respectivas emisses, baseando-se numa primeira fase na produo,

transporte e distribuio, seguindo-se a comparao entre os vrios combustveis. A anlise conjunta destes

dois parmetros anteriores possibilitar integrar o hidrognio como combustvel nos transportes.

Esse estudo permitiu concluir que o consumo de energia e as emisses dos gases de efeito de estufa devem ser

reavaliados tendo em vista o futuro das clulas de combustvel, uma vez que os veculos hbridos no menos

poluentes. O hidrognio o combustvel que pode provir de muitas fontes, destacando-se a biomassa. Assim

sendo, as fontes de energia renovvel sero um suporte para o seu desenvolvimento. O petrleo e o gs natural

so os combustveis que permitem uma menor perda de energia total, sendo o hidrognio lquido o que

apresenta um elevado custo de produo devido sua liquefaco.

Os veculos que utilizam o hidrognio lquido proveniente do gs natural para combusto interna (ICE) no

produzem qualquer tipo de emisses poluentes, mas a sua produo a partir de combustveis fsseis j uma

fonte de gases poluentes. Por outro lado, os veculos a gasolina e a diesel emitem elevadas quantidades de CO2

provenientes da combusto do combustvel, no entanto a produo desses mesmos combustveis emite uma

pequena quantidade de gases poluentes. A soluo para o problema da produo limpade hidrognio passa

pela electricidade renovvel.

7.2 O projecto Hydrogen Highway

Nos EUA, no estado da Califrnia, est a ser implementado um programa denominado Hydrogen Highway [

31], auto-estrada do hidrognio. Nas palavras do governador, o objectivo deste projecto suportar e catalisar

uma rpida transio para uma economia de transportes baseada no hidrognio, na Califrnia, reduzindo a

dependncia do petrleo estrangeiro e protegendo os cidados de ameaas para a sade pblica resultante das

emisses dos veculos. Esta aposta surge como uma oportunidade para lidar com estes problemas investindo

na capacidade de inovao da Califrnia para um futuro limpo baseado no hidrognio, trazendo emprego,


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investimento e continuidade da prosperidade econmica. O governador pensa com isto ter a oportunidade de

provar ao mundo que possvel uma coexistncia entre ambiente e economia prsperos.

Figura 52 A inaugurao de uma estao de abastecimento no Hydrogen Highway

7.3 O Projecto CUTE- Clean Urban Transport for Europe[ 8], [ 9]

Desde Novembro de 2001 que o projecto CUTE visa diminuir as emisses de poluentes para a atmosfera

baseando-se em clulas de combustvel, utilizando o hidrognio como impulsionador desta tecnologia. O seu

desenvolvimento permite uma utilizao mais racional da energia, diminuindo a sua dependncia em relao

aos combustveis fsseis e simultaneamente promove uma nova fonte de energia renovvel; a qualidade de

vida em reas densamente povoadas e a proteco ambiental foram melhoradas. O desenvolvimento

sustentvel nos transportes passa pela utilizao do hidrognio como combustvel no poluente, respeitando as

normas do Protocolo de Quioto. Desde o incio deste projecto no se verificaram qualquer tipo de emisses

poluentes, nem mesmo na fase de produo.

Na Europa mais de 18,5 milhes de euros foram investidos na criao de uma infra-estrutura de hidrognio

com o objectivo de testar vrios sistemas de produo, distribuio e estaes de enchimento de hidrognio,

bem como os prprios autocarros equipados com a tecnologia das clulas de combustvel. Dez cidades

europeias foram escolhidas para participarem neste projecto, existindo em cada uma delas 3 autocarros

movidos a hidrognio. Foi em Maio de 2003 que o primeiro veculo a hidrognio comeou a circular na cidade

de Madrid e at ao final desse mesmo ano os restantes 26 veculos foram postos a circular nas diversas cidades


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europeias. Em Amesterdo, Estocolmo, Barcelona e Hamburgo, a electrlise a via utilizada para a produo

de hidrognio, recorrendo energia elica, solar ou hidroelctrica para a produo de electricidade. Madrid e

Estugarda recorrem ao steam reforming como fonte de hidrognio.

Este projecto piloto envolve mais de 40 organizaes em toda a Europa, entre elas destacam-se utilizadores,

polticos, fornecedores, empresas de transporte e universidades. Pretende contribuir para que em 2020 o sector

dos transportes utilize cerca de 20% de energias alternativas, em particular as c

doc 7 hidrogenio

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