O hidrogênio é o primeiro elemento da Tabela;

  • O hidrogênio é o primeiro elemento da Tabela;

  • Apresenta características únicas.

  • É bastante reativo.

Se assemelha de certo modo a dos metais alcalinos e também a dos halogênios.

  • Se assemelha de certo modo a dos metais alcalinos e também a dos halogênios.

  • EXEMPLO: FORMAÇÃO DE HIDRETOS IÔNICOS

  • M+ H- (por exemplo LiH e CaH2) com alguns poucos elementos eletropositivos.

É o elemento mais abundante do universo: 92% de hidrogênio, 7% de hélio e 1% de todos os outros elementos, segundo estimativas.

  • É o elemento mais abundante do universo: 92% de hidrogênio, 7% de hélio e 1% de todos os outros elementos, segundo estimativas.

  • No entanto, é pequena a abundância do hidrogênio na crosta terrestre.

  • O hidrogênio é décimo elemento mais abundante na crosta terrestre (1.520 ppm ou 1,152% em peso).

Compostos contendo hidrogênio são muito abundantes, principalmente a água, matéria viva (carboidratos e proteínas), compostos orgânicos, combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), amônia e ácidos.

  • Compostos contendo hidrogênio são muito abundantes, principalmente a água, matéria viva (carboidratos e proteínas), compostos orgânicos, combustíveis fósseis (carvão, petróleo e gás natural), amônia e ácidos.

  • O hidrogênio forma mais composto que qualquer outro elemento.

MÉTODO 1:

  • MÉTODO 1:

  • C + H2O CO+ H2

  • CO+ H2 + O2 CO2 + H2O + CALOR

  • Dificuldade: É difícil obter o H2 puro a partir do gás de água, pois a remoção de CO é difícil.

Método 2 : reformação a vapor.

  • Método 2 : reformação a vapor.

  • CH4 + H2O CO + 3H2

  • Utilização: no processo de Haber de síntese de NH3 e para a hidrogenação de óleo. Hidrocarbonetos leves, como metano, são misturados com vapor de água e passado sobre um catalisador de níquel a 800-900oC.

Método 3:

  • Método 3:

  • Craqueamento: misturas naturais de hidrocarbonetos, como a nafta e óleo combustível, são submetidos ao processo de craqueamento para formar misturas de hidrocarbonetos de peso molecular menor. O hidrogênio é um subproduto desse processo.

Método 4:

  • Método 4:

  • Hidrogênio muito puro (99,9%) é preparado por eletrólise de água ou de soluções de NaOH ou KOH (nestes últimos é mais usual). É um método bastante caro devido ao consumo elevado de energia elétrica.

  • Ânodo 2OH-H2O+1/2O2+ 2e-

  • Cátodo 2H2O + 2e-  2OH- + H2

  • Reação Total   H2O  H2 + 1/2O2

Método 5:

  • Método 5:

  • Uma grande quantidade de hidrogênio puro se forma como subproduto da indústria de cloro e álcalis, na qual soluções aquosas de NaCl sofrem eletrólise para formar NaOH, Cl2 e H2.

  • Método 6 : reação de ácidos diluídos com metais, ou de álcalis com alumínio

  • Método 7 : O hidrogênio pode ser preparado pela reação de hidretos salinos (iônicos) com água.

  • LiH + H2O  LiOH + H2

Em maçaricos oxigênio-hidrogênio para cortar ou soldar metais, pode-se chegar a temperatura de 3000oC.

  • Em maçaricos oxigênio-hidrogênio para cortar ou soldar metais, pode-se chegar a temperatura de 3000oC.

  • Na produção de amônia na indústria pelo processo de Haber.

  • N2(g) + 3H2(g) ←→ 2NH3(g) + energia

  • (reação catalisada com o ferro a 250 atm e 450 °C)

  • Na hidrogenação de óleos vegetais com a obtenção de gorduras:

  • CH3.(CH2)n.CH=CH.COOH + HCH3.(CH2)n.CH2.CH2.COOH

ponto de fusão -259º C a 1 atm

  • ponto de fusão -259º C a 1 atm

  • ( passagem de sólido para líquido )

  • ponto de ebulição -253º C a 1 atm

  • ( passagem de líquido para gás )

  • entalpia de fusão 0,12 kJ/mol

  • entalpia de vaporização 0,90 kJ/mol

  • massa atômica 1,008 g/mol

  • capacidade calorífica específica 14,3 J / (g.C) a 25º C e 1 atm

Potencial de ionização (energia necessária para arrancar o elétron mais externo tornando-se um cátion): 13,6 eV , só superado por alguns gases nobres.

  • Potencial de ionização (energia necessária para arrancar o elétron mais externo tornando-se um cátion): 13,6 eV , só superado por alguns gases nobres.

  • Afinidade eletrônica (energia liberada na formação de um ânion , ao receber um elétron): 0,75 eV.

  • Eletronegatividade: 2,2 da escala de Linus Pauling (variação de 0 a 4). É uma medida comparativa que indica a tendência de um átomo em atrair elétrons ao formar compostos.

O hidrogênio como transportador de energia pode ser aplicado em veículos de transporte como ônibus, carros, trens, navios, submarinos; aparelhos eletrônicos como notebooks, celulares; geração estacionária de energia elétrica para residências, processos industriais ou complemento de centrais elétricas.

  • O hidrogênio como transportador de energia pode ser aplicado em veículos de transporte como ônibus, carros, trens, navios, submarinos; aparelhos eletrônicos como notebooks, celulares; geração estacionária de energia elétrica para residências, processos industriais ou complemento de centrais elétricas.

  • O poder de energia do hidrogênio pode ser avaliado pela sua utilização mais intensa que é a bomba de hidrogênio cuja liberação de energia é 4 vezes maior que a energia por grama liberada na fissão do U235. Porém o controle desta reação é muito difícil.

Elemento: Abundante

  • Elemento: Abundante

  • Eficiente (em células a combustível)

  • Limpo (baixas emissões)

  • Geração Doméstica (independência das importações)

  • Alternativa atraente para eventual escassez de óleo

  • Viabiliza uso de energias renováveis p/ transportes

Um quilo de hidrogênio libera a mesma quantidade de energia de:

  • Um quilo de hidrogênio libera a mesma quantidade de energia de:

    • 3,5 litros de petróleo,
    • 4 litros de gasolina ou
    • 3,7 metros cúbicos de gás natural

Segurança do suprimento para abastecer

  • Segurança do suprimento para abastecer

  • Crescimento econômico e mobilidade

  • Moderar danos climático e ambiental decorrentes do uso de energia

  • Acesso à energia por todos

  • Fomentar investimentos na infra-estrutura de

  • suprimento de energia

• Formas de Armazenagem

  • • Formas de Armazenagem

  • – Gasoso

  • – Líquido

  • – Sólido

  • • Compostos Químicos (hidretos,...)

  • • Adsorvido (nano-estruturas de C, ...)

  • • Logística de distribuição

  • – Geração on-site

  • – Carretas

  • – Dutos

Elevada eficiência teórica.

  • Elevada eficiência teórica.

  • Baixo impacto ambiental.

  • Emissões reduzidas de gases de efeito estufa

  • O calor produzido nas Células a Combustível pode ser utilizado na co-geração de energia elétrica.

  • As Células a Combustíveis possuem um alta eficiência (40%, podendo atingir 85% com cogeração)

Benefícios ambientais

  • Benefícios ambientais

    • Emissões nulas, se for utilizado hidrogênio e oxigênio puros;
    • Para cada 25 kg de hidrogênio utilizado, evita-se o consumo de um barril de petróleo;
    • Para cada kg de hidrogênio utilizado em vez de petróleo, 3 kg de CO2 são evitados;

O Hidrogênio é um produto de difícil produção, manuseio e armazenamento.

  • O Hidrogênio é um produto de difícil produção, manuseio e armazenamento.

  • A produção do Hidrogênio requer a construção de uma usina muito dispendiosa.

  • A vida útil ainda é muito reduzida (1 a 2 anos).

  • O custo é muito elevado. Cerca de U$ 100.000 para uma célula de 200 kW.

  • Poucos provedores da tecnologia/Desconhecimento da tecnologia (no setor elétrico).

  • Falta de infra-estrutura para distribuição (combustível).

ANDRADE, Thales de. A economia do hidrogênio. Ambiente sociedade. Campinas,  v. 6,  n. 1, 2003.  Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script= sci_arttext&pid=S1414-753X2003000200014&lng=en&nrm=iso>. /Acesso em: 06  Aug  2007.

  • ANDRADE, Thales de. A economia do hidrogênio. Ambiente sociedade. Campinas,  v. 6,  n. 1, 2003.  Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script= sci_arttext&pid=S1414-753X2003000200014&lng=en&nrm=iso>. /Acesso em: 06  Aug  2007.

  • ANDRADE, Thales de. A economia do hidrogênio. Ambiente sociedade. Campinas,  v. 6,  n. 1, 2003.  Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script= sci_arttext&pid=S1414-753X2003000200014&lng=en&nrm=iso>. /Acesso em: 06  Aug  2007

Comentários