Apesar de abundante na terra como um elemento, o hidrogênio é quase sempre encontrado como parte de um outro composto, como a água (H2O) ou o metano (CH4), e devem ser separados em pura hidrogênio (H2) para uso em células a combustível de veículos elétricos. O combustível de hidrogênio se combina com o oxigênio do ar através de uma célula de combustível, criando eletricidade e água através de um processo eletroquímico.,a produção de hidrogênio pode ser produzida a partir de diversos recursos domésticos, incluindo combustíveis fósseis, biomassa e eletrólise de água com eletricidade. O impacto ambiental e a eficiência energética do hidrogénio dependem da forma como é produzido. Vários projetos estão em andamento para diminuir os custos associados à produção de hidrogênio.
Há uma série de maneiras de produzir hidrogênio:
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Reforming/gaseificação de gás Natural: gás de Síntese, Uma mistura de hidrogênio, monóxido de carbono, e uma pequena quantidade de dióxido de carbono, é criada pela reação de gás natural com vapor de alta temperatura., O monóxido de carbono é reagido com água para produzir hidrogênio adicional. Este método é o mais barato, mais eficiente e mais comum. A reforma do gás Natural usando vapor é responsável pela maioria do hidrogênio produzido nos Estados Unidos anualmente.um gás de síntese também pode ser criado reagindo carvão ou biomassa com vapor de alta temperatura e oxigênio em um gaseificador pressurizado, que é convertido em componentes gasosos-um processo chamado gaseificação. O gás de síntese resultante contém hidrogênio e monóxido de carbono, que é reagido com vapor para separar o hidrogênio.,electrólise: uma corrente eléctrica divide a água em Hidrogénio e oxigénio. Se a eletricidade é produzida por fontes renováveis, como a energia solar ou eólica, o hidrogênio resultante será considerado renovável também, e tem inúmeros benefícios de emissões. Os projectos energia-hidrogénio estão a arrancar, onde o excesso de electricidade renovável, quando disponível, é utilizado para produzir hidrogénio através da electrólise.reformação líquida renovável: os combustíveis líquidos renováveis, como o etanol, são reagidos com vapor a alta temperatura para produzir hidrogénio próximo do ponto de utilização final.,fermentação: a biomassa é convertida em matérias-primas ricas em açúcar que podem ser fermentadas para produzir hidrogénio.
vários métodos de produção de hidrogénio estão em desenvolvimento:
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separação de água a alta temperatura: altas temperaturas geradas por concentradores solares ou reatores nucleares conduzem a reacções químicas que dividem a água para produzir hidrogénio.Divisão fotobiológica da água: micróbios, tais como algas verdes, consomem água na presença da luz solar, produzindo hidrogénio como subproduto.,os sistemas Fotoelectroquímicos produzem hidrogénio a partir de água utilizando semicondutores especiais e energia proveniente da luz solar.
os principais estados produtores de hidrogénio são a Califórnia, Louisiana e Texas. Hoje, quase todo o hidrogênio produzido nos Estados Unidos é usado para refinar petróleo, tratar metais, produzir fertilizantes e processar alimentos.,o principal desafio para a produção de hidrogênio é reduzir o custo das tecnologias de produção para tornar o custo de hidrogênio resultante competitivo com os combustíveis convencionais de transporte. Os projetos de pesquisa e desenvolvimento governamentais e industriais estão reduzindo os custos, bem como os impactos ambientais das tecnologias de produção de hidrogênio. Saiba mais sobre a produção de hidrogênio do Escritório de tecnologias de células de combustível e hidrogênio.
distribuição
A maior parte do hidrogénio utilizado nos Estados Unidos é produzido em ou perto de onde é utilizado—tipicamente em grandes locais industriais., A infra-estrutura necessária para a distribuição de hidrogênio para a rede nacional de estações de abastecimento necessárias para o uso generalizado de veículos elétricos de células de combustível ainda precisa ser desenvolvido. O lançamento inicial para veículos e estações concentra-se na construção dessas redes de distribuição, principalmente no sul e norte da Califórnia.atualmente, o hidrogênio é distribuído através de três métodos: gasoduto
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: Esta forma menos cara de fornecer grandes volumes de hidrogênio é limitada, uma vez que apenas cerca de 1.600 milhas de gasodutos norte-americanos para entrega de hidrogênio estão atualmente disponíveis., Estes oleodutos estão localizados perto de grandes refinarias de petróleo e fábricas químicas em Illinois, Califórnia, e na Costa do Golfo.reboques para tubos de alta pressão: o transporte de hidrogénio comprimido por camião, vagão ferroviário, navio ou batelão em reboques para tubos de alta pressão é dispendioso e utilizado principalmente para distâncias iguais ou inferiores a 200 milhas.liquefacção criogénica é um processo que arrefece o hidrogénio a uma temperatura em que se torna líquido., Embora o processo de liquefação seja dispendioso, permite que o hidrogénio seja transportado de forma mais eficiente (quando comparado com a utilização de reboques de tubos de alta pressão) a longas distâncias por camião, vagão ferroviário, navio ou barcaça. Se o hidrogénio liquefeito não for utilizado a uma velocidade suficientemente elevada no ponto de consumo, evapora-se (ou evapora) dos seus recipientes de contenção. Como resultado, as taxas de entrega e consumo de hidrogénio devem ser cuidadosamente ajustadas.,a criação de uma infra-estrutura para a distribuição e distribuição de hidrogénio a milhares de futuras estações individuais de abastecimento de combustível apresenta muitos desafios. Porque o hidrogênio contém menos energia por unidade de volume do que todos os outros combustíveis, transporte, armazenamento e entrega-lo ao ponto de utilização final é mais caro em uma base de galão de gasolina equivalente (por-GGE). A construção de uma nova rede de gasodutos de hidrogénio envolve elevados custos iniciais de capital, e as propriedades do hidrogénio apresentam desafios únicos para os materiais de gasodutos e o design do compressor., No entanto, como o hidrogênio pode ser produzido a partir de uma grande variedade de recursos, a produção regional ou mesmo local de hidrogênio pode maximizar o uso de recursos locais e minimizar os desafios de distribuição.
Há trocas entre a produção centralizada e distribuída a considerar. Produzir hidrogénio centralmente em grandes instalações reduz os custos de produção, mas aumenta os custos de distribuição. A produção de hidrogénio no ponto de utilização final-em estações de abastecimento, por exemplo—reduz os custos de distribuição, mas aumenta os custos de produção devido ao custo de construir capacidades de produção no local.,os projectos de investigação e desenvolvimento governamentais e industriais estão a ultrapassar as barreiras à distribuição eficiente do hidrogénio. Saiba mais sobre a distribuição de hidrogênio do Escritório de tecnologias de células de combustível e hidrogênio.