O hidrogênio é o mais simples e mais comum elemento do Universo! Está presente em quase tudo, inclusive em você! Ele compõe 75% da massa do Universo e 90% de suas moléculas, como a água (H2O) e as proteínas nos seres vivos. No planeta Terra, compõe aproximadamente 70% da superfície terrestre.
No seu estado natural e sob condições ambientes de temperatura e pressão, o hidrogênio é um gás incolor, inodoro, insípido e muito mais leve que o ar. Ele também pode estar no estado líquido, ocupando um espaço 700 vezes menor do que se estivesse em forma de gás! Mas ele tem que estar armazenado numa temperatura de –253 ?C, em sistemas de armazenamento conhecidos como “sistemas criogênicos”. Acima desta temperatura, o hidrogênio não pode ser liquefeito, mas pode ser armazenado em forma de gás comprimido em cilindros de alta pressão.
Um exemplo do potencial energético do Hidrogênio está na fonte de energia do Sol - compõe 30% da massa solar. É com a energia do hidrogênio que o Sol aquece a Terra, favorecendo a vida em nosso planeta.
Como é quimicamente muito ativo, está sempre procurando outro elemento para se combinar. Raramente permanece sozinho como um único elemento (H2), em suspensão ou à parte, estando associado ao petróleo, carvão, água, gás natural, proteínas, entre outros elementos.
As misturas dos gases hidrogênio e oxigênio são inflamáveis, até mesmo explosivos, dependendo da concentração. Quando queimado com oxigênio puro, os únicos sub-produtos são o calor e a água. Quando queimado com ar, constituído por cerca de 68% de nitrogênio e 21% de oxigênio, alguns óxidos de nitrogênio (NOX) são formados. Ainda assim, a queima de hidrogênio com ar produz menos poluentes atmosféricos que os combustíveis fósseis (petróleo, carvão).
A agência espacial dos EUA, a NASA, percebeu estas qualidades do hidrogênio e o utiliza nos seus projetos espaciais para a propulsão dos foguetes, pois estes requerem características não obtidas com outros combustíveis, tais como: o baixo peso, a compactação e a capacidade de grande armazenamento de energia. Quando utilizado em células a combustível, a água que resulta do processo é consumida pelos astronautas!
Decolagem do avião espacial Shuttle da NASA. O hidrogênio é o combustível ideal por apresentar baixo peso e capacidade de grande armazenamento de energia. Foto: cortesia da NASA.
Atualmente, a maior parte do hidrogênio produzido no mundo é utilizado como matéria-prima na fabricação de produtos como os fertilizantes, na conversão de óleo líquido em margarina, no processo de fabricação de plásticos e no resfriamento de geradores e motores. Agora, as pesquisas sobre hidrogênio estão concentradas na geração de energia elétrica, térmica e de água pura através das células a combustível! A Energia do Hidrogênio!
Fonte: www.celulaacombustivel.com.br
Número atômico: 1
Massa atômica: 1,008
Ponto de fusão: -259,14ºC
Ponto de ebulição: -252,87ºC
Densidade: 0,071 g/cm3
O átomo de hidrogênio foi descoberto em 1766, por Henry Cavendish, através da decomposição da água. Lavoisier lhe deu o nome hidrogênio.
Protio: é o mais abundante na natureza, aparece na maioria das substâncias que possuem o elemento hidrogênio-possui apenas um próton no núcleo, representado por 1H1.
Seu símbolo é 1D2 ,também chamado de hidrogênio pesado, tem 1 próton e un nêutron no núcleo. É um gás que possui as mesmas propriedades químicas do hidrogênio. Obtido pela decomposição da água pesada.
É isótopo radioativo do hidrogênio 1T3 , com o núcleo formado por um próton e dois nêutrons. Descoberto por Rutherford, em 1934, é preparado nos reatores nucleares e utilizado para fusão termonuclear e como traçador, em biologia.
O hidrogênio é o elemento mais abundante no Universo, chegando a compor 93% do número total de átomos e 76% da sua massa total.
Muitas estrelas, cometas e planetas contêm grandes concentrações de sua substância simples, o gás hidrogênio (H2). Segundo a teoria do "Big Bang", foi formado nos primeiros instantes após a explosão que formou o Universo:
Em estrelas, como o Sol, o calor e luminosidade são produtos da fusão nuclear responsável pela conversão de gás hidrogênio em hélio, as imagens abaixo mostram as explosões que ocorrem:
No nosso planeta, o Hidrogênio não é encontrado livre, mas na forma combinada, na água (oceanos, rios,...), nos minerais e nas moléculas orgânicas (seres vivos).
Obtenção: o gás hidrogênio é preparado industrialmente a partir da água (eletrólise ou redução pelo carbono) ou de misturas gasosas que contenham átomos de hidrogênio (gás natural, gás de coquerias ou o gás de petróleo) - mas o processo principal é o da decomposição catalítica dos hidrocarbonetos (subprodutos do craqueamento do petróleo bruto) pelo vapor de água.
Em laboratório é preparado habitualmente por ação do ácido clorídrico diluído sobre o zinco.
| Forma de obtenção | Ex. de Entidade ou lugar |
|---|---|
| Eletrólise da água | UNICAMP |
| Decomposição da amônia | UNICAMP |
| Decomposição do metanol | JAPÃO |
| Reação de hidretos metálicos | UNICAMP |
| Reação de liga de ferro-titânio | UNICAMP |
| Reação de liga de níquel-magnésio | UNICAMP |
| Cloroplastos artificiais (MelvinKlain) | Berkeley-EUA |
| Bioenergia-Engenharia genética | C.Marchetti-EUA |
Usos: Inicialmente, o gás hidrogênio foi usado para encher aeróstatos de balões pequenos de viagens.
Nos dias de hoje, o hidrogênio é uma matéria-prima importante, usada pelas indústrias em numerosas operações químicas.
1- No maçarico oxídrico (onde o hidrogênio e o oxigênio
se misturam e detonam ao contato de uma centelha).
2- Indústria alimentícia, na hidrogenação de gorduras.
3- Indústria de sabão em pó, na hidrossulfurização
do óleo.
4- Indústria química, para fertilizantes, amônia, etc.
5- Indústria farmacêutica, auxilia processos específicos.
6- Indústria de vidros, aumenta a temperatura de fusão.
7- Indústria metalúrgica, redução de minérios
e aço.
8- Dessulfuração de combustíveis, retira enxofre.
9- Produção de energia elétrica em célula combustível.
No século 19, o escritor francês Júlio Verne, afirmou em seu livro 'A Ilha Misteriosa', que se os combustíveis fósseis fossem totalmente consumidos, o hidrogênio seria "uma fonte inesgotável de luz e calor".
Apesar do hidrogênio ser uma grande fonte de energia, a idéia do seu uso como combustível passou a ser cogitada a partir da década de 1970, com a crise provocada pelo aumento do petróleo. Esta crise e os níveis alarmantes de poluição ambiental, mobilizaram a comunidade internacional, trazendo à tona a conversão eletroquímica de energia, com o uso de células a combustível.
As células a combustível, de alto custo e somente usadas em missões espaciais, passaram a ser vistas como um sistema viável para aplicações em larga escala. As células a combustível são sistemas eletroquímicos que convertem a energia química diretamente em energia elétrica, a partir de um combustível (hidrogênio) e um oxidante (oxigênio).
São sistemas que apresentam inúmeras vantagens, tais como: alta eficiência, operação limpa e silenciosa, resposta rápida de carga, confiabilidade, manutenção reduzida e flexibilidade quanto ao combustível usado.
O hidrogênio surge como o combustível ideal, pois junto com a energia elétrica, é um combustível de poluição zero.
Pode ser extraído facilmente de uma fonte inesgotável - pela eletrólise da água dos oceanos. Libera muita energia ao reagir com oxigênio e não polui, porque o único produto da reação é a água, que pode sofrer eletrólise em seguida, originando o mesmo hidrogênio que forneceu energia.
O problema para adotar esse combustível é que seus tanques de armazenamento ocupam um grande espaço no carro, além de seu alto preço.
Fonte: www.soaresoliveira.br
