A compressão de hidrogênio está ganhando destaque como um transportador de energia limpa. Oferece uma solução promissora para a crescente demanda por energia sustentável. No entanto, aproveitar o potencial do hidrogênio requer métodos eficazes de armazenamento e transporte. A tecnologia de estado sólido da GRZ é aplicável em muitos casos e facilita muito o manuseio de hidrogênio. Em particular, isso muitas vezes elimina a necessidade de um compressor. No entanto, em algumas aplicações, é necessário.
Visão geral da compressão de hidrogênio #
Dada a sua baixa densidade, o hidrogênio ocupa um grande volume em seu estado gasoso natural. Portanto, a compressão é necessária para aumentar sua pressão. Comprimir hidrogênio reduz significativamente seu volume, como é necessário para algumas aplicações. Esse hidrogênio comprimido pode então ser usado em várias aplicações, por exemplo, para alimentar carros a hidrogênio.
Aspectos técnicos da compressão de hidrogênio #
Existem diferentes tipos de compressores de hidrogênio que são baseados em diferentes princípios físicos. Hoje, os compressores mecânicos são os dispositivos mais comumente utilizados. Eles incluem compressores de pistão alternativos, compressores de diafragma e compressores de parafuso rotativo. Cada tipo opera em princípios ligeiramente diferentes, todos conseguem uma redução do volume de hidrogênio através de um aumento de sua pressão.
Os compressores eletroquímicos utilizam membranas de troca de prótons para comprimir o hidrogênio. Quando uma corrente elétrica passa através da membrana, os íons de hidrogênio migram, se recombinam em moléculas de hidrogênio e se comprimem no lado de alta pressão. Este método oferece alta eficiência e pureza, tornando-o adequado para aplicações high-end, como células de combustível.
Desafios na compressão de hidrogênio #
Muitos desafios estão relacionados aos materiais e à durabilidade. A fragilização por hidrogênio é uma preocupação significativa. Esse fenômeno ocorre quando átomos de hidrogênio se difundem nos materiais utilizados, tornando-os quebradiços e propensos a rachaduras. Portanto, os materiais usados devem ser cuidadosamente selecionados e muitas vezes incluem aço inoxidável ou ligas avançadas. Além disso, o vazamento e a segurança são uma preocupação ao usar certas tecnologias de compressão. O pequeno tamanho molecular do hidrogênio o torna propenso a vazamentos, oferecendo riscos de segurança devido à sua inflamabilidade. Tecnologias avançadas de vedação e manutenção regular são cruciais para garantir a integridade do sistema e evitar acidentes. Por último, o custo e a eficiência energética são relevantes. Comprimir hidrogênio requer energia considerável, impactando a eficiência geral do hidrogênio como um transportador de energia.
Aplicações e perspectivas futuras #
A compressão de hidrogênio é crítica em estações de reabastecimento de hidrogênio para veículos que hoje exigem hidrogênio de 350 bar(g) ou 700 bar(g) para reabastecer. O hidrogênio comprimido também é usado em vários processos industriais, por exemplo, refino de petróleo e processamento de metais. Os avanços das tecnologias de compressão podem melhorar significativamente a eficiência e a pegada ambiental desses processos. Inovações no projeto e operação de compressores são essenciais para a evolução contínua da indústria de hidrogênio.
Compressor de hidrogênio térmico HyCo #
A GRZ Technologies contribuiu para resolver o desafio da compressão de hidrogênio ao ser pioneira na aplicação de uma nova tecnologia baseada em um princípio operacional completamente novo: a compressão térmica de hidrogênio com o uso de materiais carreadores sólidos. Para esse tipo de compressão, a GRZ utiliza materiais sólidos carreadores de hidrogênio. Quando saturados com hidrogênio, sua pressão aumenta exponencialmente em função da temperatura. Esta configuração permite comprimir com calor (residual). Além disso, a parte de hidrogênio da máquina pode ser construída sem partes móveis, por isso é silenciosa, sem vibração, livre de vazamentos e requer apenas manutenção mínima ou nenhuma. A tecnologia reduziu consideravelmente o custo nivelado de compressão em muitas aplicações. Um exemplo de tal compressor é mostrado na imagem abaixo:
Além das aplicações industriais, a GRZ também introduziu com sucesso sua tecnologia de compressão para pequenas aplicações em laboratório: os dispositivos FLEXI HyCo são vendidos em todo o mundo pelo fornecedor líder de laboratório de hidrogênio KEP Technologies.
Em conclusão, a compreensão do hidrogênio é fundamental na economia do hidrogênio. Enfrentar os desafios técnicos associados a ele permitirá uma adoção mais ampla do hidrogênio como fonte de energia limpa, contribuindo significativamente para os esforços globais de sustentabilidade. A investigação e a inovação contínuas neste domínio são essenciais para desbloquear todo o potencial do hidrogénio e facilitar a transição para um futuro mais verde.
