A revolução nos carros elétricos com célula de combustível pode estar próxima e a solução passa por armazenar o hidrogénio em alta pressão em microesferas de vidro.

De modo a poder ser competitivo, o hidrogénio tem que ser produzido, distribuído e vendido a um custo comparável ao dos combustíveis já existentes, bem como oferecer segurança e vantagens perante os combustíveis fósseis.

Mas enfrenta um grande problema, é que para o armazenamento requer depósitos de maior volume para armazenar a mesma quantidade de energia que os combustíveis fósseis! Mas o Instituto de Materiais Não Metálicos da Universidade Tecnológica de Clausthal em conjunto com o Instituto Federal de Investigação e Ensaios de Materiais de Berlim terão encontrado a solução para esse problema.

Armazenar hidrogénio a alta pressão poderá ser a solução

O estudo partilhado indica que se pode armazenar o hidrogénio no estado gasoso a alta pressão em microcontentores vítreos em forma de esfera. Estas microesferas de Vidro são assim uma alternativa segura e de grande capacidade volumétrica para os sistemas móveis de armazenamento de hidrogénio!

Para armazenar o hidrogénio comprimido requer uma permeação muito baixa através da parede da microesfera, o que levou à descoberta que se podem desenvolver vidros de permeabilidade mínima ao hidrogénio. Mas para isso, ainda se tem que entender melhor a dependência da permeabilidade do hidrogénio da estrutura do vidro.

Minimizar o volume livre acessível é uma boa estratégia para minimizar a permeabilidade ao hidrogénio. Recorrendo a estudos antigos, chegou-se à conclusão que a permeação se controla de modo independente, através da porosidade iónica e ao conteúdo do modificador de rede.

Por outro lado, a porosidade iónica em redes modificadas e totalmente polimerizadas pode diminuir igualmente a permeabilidade ao hidrogénio entre os vidros em estudo. Aplicando este conceito, pode-se alcançar uma queda até 30000 com respeito à permeação das moléculas de hidrogénio através do vidro de silício.

Os autores do estudo confirmam ainda que o hidrogénio comprimido em forma de tanques dispositivos portáveis com este novo material é assim uma solução rentável e sustentável a curto prazo para armazenamento devido ao sue baixo impacto na infraestrutura e à pequena pegada de carbono envolvida durante a produção efetiva de hidrogénio no seu estado gasoso por eletrolise da água ou divisão da água.

Solução não é assim tão simples!

Mesmo com uma densidade de energia gravimétrica do gás de hidrogénio ser 3 vezes maior que a dos hidrocarbonetos líquidos como o combustível liquido, este ainda te uma baixa capacidade de armazenamento volumétrico. E mesmo sendo atrativo o armazenamento do gás de hidrogénio a alta pressão, há ainda problemas na seleção de materiais para o encapsulamento que sejam seguros e limpos!

Por outras palavras, dispor de um sistema adequado para armazenar o hidrogénio tem sido um dos maiores obstáculos para o suo a grande escalar, sobre todo aquando do seu transporte! Problemas que se devem às suas caraterísticas físicas e químicas, uma grande densidade energética por unidade de massa e apresentar uma baixa densidade de energia volumétrica, tanto em estado liquido, como gasoso!

Assim, perante tais dificuldades, os investigadores testaram vários materiais de armazenamento para hidrogénio para comprovar que todos eles têm fragilidades e têm um limite de elasticidade inicial. Também foram testados polímeros, mas com resultados fracos.

A melhor solução foi mesmo os vidros oxídricos. São assim os grandes candidatos para o armazenamento rentável, seguro e a longo prazo de hidrogénio.  Mas o uso destas matrizes capilares de vidro tem vindo a ser estudadas há alguns anos, não só elo seu processo de fabricação já estar implementado na industria, mas também por ser uma opção de revestida por um polímero polimerizado estruturado (em favo de mel) combinado com uma capacidade de reposição rápida.

O armazenamento de hidrogénio comprimido em microcontentores de vidro necessita de uma baixa penetração através da parede do contentor e um desenvolvimento bem-sucedido de composições de vidro, para as quais o produto de solubilidade de hidrogénio e coeficiente de difusão é mínimo!

Além da baixa permeabilidade, deve-se ainda ter em conta um forte rendimento do vidro durante a conformação a quente, que se expressa principalmente na foram de uma pequena tendência à cristalização, bem como durante o serviço, onde a robustez do processo químico é importante!

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