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Atualizado em 30 maio 2024

Desidrogenação inerentemente segura

Este artigo descreve o processo de desidrogenação, ou seja, como o hidrogênio é retirado de um sistema de hidrogênio no estado sólido.

Em um material transportador de hidrogênio saturado, os átomos de hidrogênio são integrados na estrutura de rede do hidreto metálico. Quando o hidrogênio é retirado do armazenamento, a pressão em torno desse material saturado de estado sólido diminui, criando um diferencial de pressão entre a pressão de platô do hidreto metálico e a pressão do gás circundante. Esse diferencial impulsiona os átomos de hidrogênio na interface entre o corpo sólido e o gás a se recombinarem e formarem hidrogênio molecular (H2). Essas moléculas H2 então fazem a transição para a fase gasosa.

O processo de recombinação e liberação de hidrogênio é endotérmico, exigindo energia para quebrar as ligações hidrogênio-metal dentro da rede de hidreto metálico. Essa exigência energética destaca a complexidade e complexidade do processo de desidrogenação, pois envolve a absorção de calor para facilitar a liberação de gás hidrogênio. A representação gráfica na figura abaixo ilustra esse fenômeno, retratando os estágios de liberação de hidrogênio do hidreto metálico e sua transição para a fase gasosa.

A compreensão desse processo endotérmico é crucial para otimizar os sistemas de armazenamento de hidrogênio, pois influencia a eficiência e a taxa de liberação de hidrogênio. O gerenciamento adequado da dinâmica térmica envolvida pode aumentar a segurança e o desempenho desses sistemas, garantindo um fornecimento estável de gás hidrogênio quando necessário.

Processo de desidrogenação

Este fenômeno ocorre em nível atômico e tem extensas implicações para o comportamento macroscópico do sistema e suas características de segurança. Quando ocorre um vazamento, apenas uma fração limitada do hidrogênio armazenado pode escapar imediatamente. O hidrogênio que escapa rapidamente resfria o sistema, levando-o a um novo estado de equilíbrio. Como resultado, a taxa de vazamento diminui e pode eventualmente parar completamente. Essa cessação acontece porque a temperatura local se torna muito baixa para sustentar a desidrogenação ou porque a abertura pela qual o hidrogênio está escapando congela. A figura abaixo ilustra um módulo de armazenamento do qual o hidrogênio foi removido a uma taxa de fluxo muito alta, fazendo com que o módulo congelasse. Isso exemplifica o processo descrito, destacando como o rápido vazamento de hidrogênio pode induzir o congelamento, selando a abertura e evitando novos vazamentos.

Armazenamento congelado após rápida desidrogenação - a física garante a máxima segurança.

A limitação ou parada dos fluxos de vazamento significa que o hidrogênio que escapa pode ser detectado por muito tempo
antes que o limite inferior de explosão da mistura hidrogênio-ar seja atingido. Devido ao acima descrito
As propriedades físicas inerentes ao próprio sistema garantem que o tempo suficiente seja
disponível para evitar de forma fiável a criação de uma mistura explosiva com medidas adequadas. Se você estiver interessado em mais informações sobre o comportamento térmico dos sistemas, leia também este artigo.

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