Métodos e Eletrólitos Utilizados na Produção de Hidrogênio

Abstract

Com o crescimento exponencial da popula ̧c ̃ ao mundial; o alto consumo energ ́etico, principal- mente dos pa ́ ıses emergentes; e com o previs ́ ıvel esgotamento de fontes energ ́eticas f ́osseis, surge a necessidade de alternativas energ ́eticas para um futuro pr ́oximo. Contudo, a solu ̧c ̃ao para esta crise energ ́etica anunciada deve estar em sintonia com a diminui ̧c ̃ao da polui ̧c ̃ao ambiental. Neste cen ́ario, a chamada ”economia do hidrogˆenio”ganha destaque nas pesquisas em energias renov ́aveis, pois se trata do elemento mais abundante no universo, sua combust ̃ ao direta produz uma quantidade significativa de energia liberando apenas vapor d’ ́agua e, sua obten ̧c ̃ao ́e bas- tante flex ́ ıvel. O hidrogˆenio ́e considerado um vetor energ ́etico, ou seja, ele armazena energia e, portanto, existe a necessidade de emprego de uma fonte primaria de energia para sua obten ̧c ̃ao. O hidrogˆenio pode ser obtido por diversos m ́etodos onde destaca-se a obten ̧c ̃ ao por eletr ́ olise da agua, pois os produtos s ̃ao o hidrogˆenio e oxigˆenio puros, neste caso, o impacto na produ ̧c ̃ao do ́ hidrogˆenio ́e bastante reduzido, possuindo apenas impactos ambientais indiretos a produ ̧c ̃ao. A eletr ́ olise ́e a quebra da mol ́ecula da ́agua por meio de rea ̧c ̃oes qu ́ ımicas n ̃ao espontˆaneas desenca- deadas a partir de uma fonte de energia externa. O meio onde ocorrem as rea ̧c ̃ oes pode ser ́ acido ou b ́ asico. Tens ̃ao e corrente s ̃ao fornecidas aos eletrodos imersos em ambiente condutor. Tendo em vista o curto per ́ ıodo na bolsa, o objetivou-se uma abordagem, dentro do plano de trabalho proposto, em rela ̧c ̃ao a uma revis ̃ao bibliogr ́a fica dos m ́etodos e eletr ́ olitos (meio condutor) uti- lizados na produ ̧c ̃ao de hidrogˆenio. Observou-se que, atualmente, a produ ̧c ̃ ao de hidrogˆenio ́e, sobretudo, atrav ́es da reforma do g ́as natural devido menor custo. Quanto ` a decomposi ̧c ̃ ao da mol ́ecula da ́agua pode ser realizada pelos seguintes processos: eletr ́ olise, decomposi ̧c ̃ ao t ́ermica, rea ̧c ̃ ao qu ́ ımica e por ciclos termoqu ́ ımicos. Os ciclos termoqu ́ ımicos e de eletrolise a quente tem sido cogitados como os processos mais vi ́aveis para produ ̧c ̃ ao do hidrogˆenio. Ambos os processos tem melhor desempenho em temperaturas altas na faixa de 700-900 ◦ C. Dentre os eletr ́olitos o KOH (hidr ́oxido de pot ́assio) tem ampla aplica ̧c ̃ao em c ́elulas eletrol ́ ıticas como meio condutor, contudo, estudos recentes demonstraram grande eficiˆencia dos l ́ ıquidos iˆonicos como meio condu- tor na produ ̧c ̃ao de hidrogˆenio via eletr ́ olise da ́ agua, em especial o BMI.BF4 (tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidaz ́olio), que demonstrou elevada estabilidade em testes com diferentes ele- trocatalisadores. Dados a respeito da produ ̧c ̃ ao de hidrogˆenio por eletr ́olise da ́ agua ainda s ̃ ao incipientes, visto que atualmente o processo ́e mais custoso que outros m ́etodos utilizados, como a reforma do g ́as natural, por exemplo. No entanto, este ́e um processo ?limpo? de produ ̧c ̃ao de uma energia armazen ́avel e de alto poder energ ́etico, portanto, estudos como este merece aten ̧c ̃ao na busca por solu ̧c ̃oes para nossas futuras demandas energ ́eticas e qualidade ambiental.