Armazenamento de hidrogênio em estado sólido

O hidrogênio é um transportador de energia com alta densidade de energia por peso, mas também é um gás leve. Nosso artigo hidrogênio descreve isso com mais detalhes.

Como o hidrogênio é um gás leve, os sistemas de armazenamento de hidrogênio em estado sólido DASH são uma opção interessante para a infraestrutura de hidrogênio. Nesses armazenamentos, o hidrogênio não é armazenado nem na forma líquida nem na gasosa. Em vez disso, um material transportador sólido e inorgânico captura o hidrogênio, o hidreto metálico.

Noções básicas da tecnologia #

A base desta forma de armazenamento de hidrogênio é que os compostos metálicos usados pela GRZ Technologies absorvem o hidrogênio sob as condições certas. Esse processo é mostrado abaixo.

Durante a absorção, as moléculas de hidrogênio (H₂) se dividem em átomos individuais de hidrogênio (H). Os átomos de hidrogênio individuais então se movem para os locais intersticiais da liga metálica. As distâncias entre os núcleos atômicos individuais tornam-se significativamente menores do que seriam na fase gasosa. Como resultado, a densidade volumétrica do armazenamento de hidrogênio é muito alta, assim como a densidade de energia do sistema. A GRZ usa muitas ligas diferentes para este processo, dependendo da aplicação. Um exemplo de liga é o LaNi₅. A seguinte reação química ocorre, quando uma liga absorve hidrogênio:

LaNi₅ + 3H₂ ⟶ LaNi₅H₆

É importante afirmar que esta liga é um único exemplo de toda uma classe de materiais. Os engenheiros da GRZ Technologies desenvolvem o melhor material para cada produto e, assim, otimizam as propriedades do sistema como um todo.

Vantagens técnicas #

No entanto, para usar hidretos metálicos como um armazenamento de hidrogênio em estado sólido, não só a seleção do material é decisiva. As propriedades do sistema de armazenamento geral também devem ser otimizadas. Descrevemos isso com mais detalhes na seção “Projeto e fabricação do sistema”.

Um aspecto fundamental da tecnologia de armazenamento DASH é a alta densidade de armazenamento volumétrico, que depende do material de armazenamento. A densidade volumétrica é limitada tanto pelo tamanho das lacunas entre os átomos no material transportador quanto pela distância entre os átomos de H individuais. De acordo com o critério de Westlake (ver, por exemplo, D.G. Westlake, J. Less-Common Metals 91 (1983), pp. 275-292), densidades volumétricas de armazenamento de até 245 kg_H2/m³ são teoricamente possíveis com essa tecnologia. Para comparação: o hidrogênio líquido tem uma densidade de 71 kg_H2/m³ e hidrogênio gasoso a 900 bar aprox. 40 kg_H2/m³. A tecnologia baseada em hidreto metálico da GRZ é extremamente à prova de ciclos e permite uma vida útil de 25 anos ou mais. Podemos usar toda a capacidade disponível sem restrições. Finalmente, uma característica importante da tecnologia é sua compatibilidade com o meio ambiente.

Comparação qualitativa dos métodos de armazenamento #

O dispositivo de armazenamento de hidrogênio de hidreto metálico DASH impressiona com uma pegada ecológica significativamente reduzida em comparação com as soluções de armazenamento de energia concorrentes existentes, como baterias de lítio. Os armazéns são totalmente recicláveis, e a energia utilizada para a produção dos armazéns é muito menor. As propriedades desta forma de armazenamento de hidrogênio são resumidas e comparadas com outras formas de armazenamento de hidrogênio na tabela abaixo: