O projeto GreenH2ICE pretende investigar e desenvolver uma estação integrada de produção renovável de hidrogénio de alta eficiência para abastecimento de viaturas, em particular através da conceção de um eletrolisador e de um novo processo de conversão de motores de combustão interna para funcionarem a H2 (Ver o vídeo). O projeto iniciou-se em março de 2018 e conta com a participação do Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Este é um projeto cofinanciado pelo Portugal2020. Ver mais detalhes
OBJETIVOS DO PROJETO
Estudo, projeto e construção de um sistema de produção de hidrogénio e respetiva armazenagem.
Conceção, desenho e construção do protótipo de um eletrolisador alcalino de elevado rendimento.
Integração e combinação exploratória pioneira para a produção, armazenamento e dispensa de hidrogénio de forma segura, amiga do ambiente e economicamente viável.
Conversão de motor automóvel de combustão interna para hidrogénio.
Monitorizar e gerir o processo de produção, armazenamento e distribuição do hidrogénio utilizando tecnologias da industria 4.0
PORQUÊ O HIDROGÉNIO?
Nos últimos 20 anos, vários stakeholders têm trabalhado em conjunto para procurar alternativas sustentáveis à utilização de carvão, gasolina, gasóleo e gás natural.
A utilização de veículos movidos a hidrogénio surge como uma alternativa credível em termos de autonomia, e em termos de economia circular, pois os motores existentes nos automóveis de hoje, podem ser operados quer a hidrogénio, quer a gasolina, não necessitando de hidrogénio de alta pureza (ao contrário das células de combustíveis). Os motores Otto, quando alimentados a hidrogénio são baratos e fiáveis, emitindo praticamente 0% de CO2.
O interesse em hidrogénio como combustível de transporte alternativo decorre da:
- capacidade que os motores de combustão interna têm de funcionar sem emissões de CO2, equiparando-se às células de combustível e veículos elétricos com zero emissões;
- potencial para produção doméstica;
- tempo de enchimento rápido;
- alta eficiência do motor a hidrogénio, comparável com a eficiência da célula de combustível.
Fatores de Emissões
Valor Calorífico Líquido
No entanto, não obstante a abundância de hidrogénio na natureza, um dos maiores desafios à sua utilização reside na sua obtenção eficiente, bem como da sua armazenagem.
PRODUÇÃO DE H2
O hidrogénio pode ser produzido a partir de uma variedade de matérias-primas. Estas incluem recursos fósseis, como gás natural e carvão, bem como recursos renováveis, como a biomassa e a água, com recurso a fontes de energia renováveis.
Para tal, podem ser utilizadas várias tecnologias químicas, biológicas, eletrólitos, fotolíticos e termoquímicos, sendo que cada uma comporta vantagens e desvantagens e um estágio de maturidade diferente.
Em termos absolutos, foram identificados 14 processos diferentes que permitem a produção de hidrogénio. No projeto GreenH2ICE a eletrólise alcalina da água foi o processo selecionado.
Eletrólise Alcalina a Alta Pressão
A eletrólise da água consiste na decomposição da molécula da água em hidrogénio e oxigénio através da utilização de energia elétrica. Trata-se de um processo endotérmico não espontâneo, daí ser necessário fornecer energia elétrica para que a reação ocorra.
Um processo de eletrólise de alta temperatura pode, portanto, ser preferível quando o calor está disponível como calor residual de outros processos. Este dado é especialmente importante a nível mundial, já que a maior parte da eletricidade produzida é baseada em fontes de energia fóssil com eficiências relativamente baixas. Em termos processuais, a eletrólise da água pode ser realizada com recurso a sete processos:
No projeto GreenH2ICE foi desenvolvido um eletrolisador alcalino de alta pressão. Nestes eletrolisadores a água é decomposta havendo a separação do Hidrogénio e Oxigénio através de uma membrana.
A eletrólise alcalina fornece uma solução sustentável para a produção de hidrogénio e é adequada para o acoplamento com fontes de energia renovável, como energia eólica e solar.
AS INOVAÇÕES DO PROJETO
- Recurso à turbulência, nas suas câmaras;
- Alimentação pulsada;
- Membranas de alta eficiência e resistência;
- Elétrodos com recobrimentos catalíticos.
- Solução de injeção eletrónica multipoint-port injection;
- Solução de injeção direta para alta performance;
- Solução de abastecimento por garrafa permutável/liquid organic hydrogen car LOHC.
- Concordância com as regras da União Europeia de segurança veicular.
- hidrogénio não necessita de ser de elevada pureza o que diminui o custo da sua produção em cerca de 25%.
- o seu rendimento a altas cargas aumenta substancialmente e as emissões de NOx só se fazem sentir em misturas muito ricas.
- o veículo convertido permite trabalhar também a gasolina ou a gasóleo, não limitando a autonomia do mesmo.
- converter um veículo com motor de combustão para funcionar a hidrogénio é um excelente exemplo de Economia Circular, dado 70% das emissões da vida de um automóvel terem lugar durante o seu processo de fabrico.
