Supercombustível?

Publicado em 24 de dezembro de 2020 17h13 por G. Allen Brooks

(Artigo publicado originalmente na edição de setembro/outubro de 2020.)

Escolha uma cor - qualquer cor - azul, verde, marrom ou cinza. Essas são as cores atribuídas às várias formas de hidrogênio, dependendo de como ele é produzido. O hidrogênio de repente se tornou o super-homem da energia renovável. Em vez de salvar Metropolis, é necessário salvar o mundo de um futuro prejudicial criado pelas emissões excessivas de carbono da queima de combustíveis fósseis.

À medida que passamos do aquecimento global para a mudança climática e para a crise climática, a necessidade de encontrar fontes de energia limpa tornou-se cada vez mais urgente. Houve uma época em que o gás natural, que emite metade do CO2 do carvão, era essa fonte de combustível. A US$ 8 a US$ 12 por milhão de Btus, o gás natural de alto custo diminuiu a diferença com a energia eólica e solar mais cara.

Essa lacuna aumentou à medida que a revolução do xisto levou os preços do gás abaixo de US$ 2/mmBtu. Os ambientalistas então trocaram a lealdade do gás natural pelo hidrogênio como o combustível limpo salvador. Para que a era do hidrogênio comece de fato, o combustível deve superar uma série de obstáculos técnicos e de custo.

Propriedades

O hidrogênio – o elemento químico com símbolo H e número atômico 1 – é o elemento mais leve do universo, 14 vezes mais leve que o ar, o que o torna útil para balões. É também o elemento mais abundante, representando 75% da massa do universo. "Hidrogênio" vem do grego "hidro", que significa "água" e "genes", que significa "criador" - efetivamente, "nascido da água", que é o que resta depois que o hidrogênio é queimado.

Com apenas um próton em seu núcleo, o hidrogênio é o menor elemento químico. Também pode existir sem nêutrons. O tamanho pequeno e a baixa densidade do hidrogênio criam desafios de transporte e armazenamento. Dada a sua força de ligação relativamente alta, é necessária muita energia (por exemplo, eletrólise) para isolar o hidrogênio em sua forma pura, aumentando seu custo.

O hidrogênio foi identificado pela primeira vez pelo grande cientista experimental Henry Cavendish em 1766. Ele produziu água a partir do hidrogênio e do oxigênio com a ajuda de uma faísca elétrica. A primeira célula de combustível, que converteu hidrogênio e oxigênio em energia elétrica, foi desenvolvida em 1838 por Sir William Grove usando eletrodos de zinco e platina. Embora 20 anos antes do surgimento da era do petróleo, a descoberta definhou. A primeira célula de combustível comercial não foi desenvolvida por quase um século (1932).

Comercialização

Comercialmente, o hidrogênio foi usado pela primeira vez em 1792, cerca de 25 anos após sua descoberta, na produção de gás de carvão, conhecido como "gás de cidade". O hidrogênio foi responsável por quase metade do volume do gás da cidade, que alimentava as lâmpadas das ruas na era da iluminação a gás do século 19 e início do século 20.

Talvez a previsão mais surpreendente do hidrogênio tenha sido sua menção no romance de aventuras de Júlio Verne, de 1875, A Ilha Misteriosa, no qual ele descreveu um mundo onde "a água um dia será empregada como combustível, o hidrogênio e o oxigênio que a constituem, usados ​​isoladamente ou em conjunto, fornecerão uma fonte inesgotável de calor e luz de uma intensidade que o carvão não é capaz."

Verne foi um visionário em mais de uma maneira. O livro começa durante a Guerra Civil Americana com cinco prisioneiros de guerra sequestrando um balão de observação cheio de hidrogênio para escapar. O hidrogênio se tornaria o elemento de flutuação que ergueu os dirigíveis Zeppelin e revolucionou as viagens transatlânticas e as táticas militares nas décadas seguintes.

A era das viagens de Zeppelin terminou em 1939 com o desastroso acidente de Hindenburg em Lakehurst, Nova Jersey, que matou 35 passageiros em uma espetacular explosão e incêndio e levantou a questão da segurança do hidrogênio. Como todos os combustíveis fósseis, o hidrogênio é altamente combustível, mas requer uma concentração quase três vezes maior que a da gasolina, o que significa que a gasolina é três vezes mais combustível que o hidrogênio.