Impulsionador da transição energética: a equipa de investigação de Kiel pretende otimizar a produção de hidrogénio
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Quando, num futuro próximo, os navios movidos a hidrogénio verde navegarem pelos oceanos do mundo, os cientistas de Kiel também terão dado o seu contributo. Uma equipa de investigação da HAW Kiel e da Universidade de Kiel está atualmente a trabalhar em conjunto com a empresa Phi-Stone AG para otimizar a produção de hidrogénio através da eletrólise capilar e, em última análise, torná-la mais rentável. O aumento da eficiência deverá ser conseguido através de materiais inovadores para a membrana e de um sistema de controlo eletrónico mais inteligente. O projeto CAPTN Energy "Materiais inovadores e fontes de energia para a eletrólise do hidrogénio" recebe mais de 870.000 euros do Ministério Federal da Educação e Investigação.
A Organização Marítima Internacional das Nações Unidas (IMO) formulou um objetivo claro: As frotas dos seus 176 países membros devem ser neutras para o clima até 2050 e 40 por cento até 2030. Trata-se de um plano ambicioso, uma vez que, em 2024, 98,8% dos navios ainda utilizavam combustíveis fósseis convencionais. O sector marítimo deve, portanto, utilizar fontes de energia neutras para o clima no futuro. A conversão de energias renováveis em hidrogénio verde através da eletrólise é particularmente atraente para a transição energética marítima. O hidrogénio assim produzido pode alimentar navios sob a forma de células de combustível ou ser convertido noutros combustíveis sustentáveis. O problema é que a procura é enorme e a produção de hidrogénio continua a ser cara e ineficiente.
Novos conceitos de materiais deverão permitir a eletrólise capilar à escala industrial
É precisamente aqui que entra o projeto CAPTN Energy "Materiais inovadores e fontes de energia para a eletrólise do hidrogénio". Os parceiros de cooperação HAW Kiel e CAU Kiel pretendem desenvolver materiais eficientes e soluções de fornecimento de energia para o processo de eletrólise capilar em colaboração com a Phi-Stone AG, com sede em Mielkendorf, perto de Kiel. A eletrólise capilar utiliza uma célula de eletrólise que produz hidrogénio e oxigénio através de uma membrana porosa e hidrofílica. A eletrólise convencional tem uma eficiência entre 60 e 80 por cento, enquanto a eletrólise capilar promete eficiências muito superiores a 90 por cento, explica o Prof. Dr. Rainer Adelung, chefe do grupo de trabalho de Nanomateriais Funcionais no Instituto de Ciência dos Materiais da Universidade de Kiel. Este processo já é muito eficiente: "No entanto, foi inicialmente apresentado apenas como um conceito de investigação. Precisamos de novos conceitos de materiais altamente escaláveis para a eletrólise capilar que permitam uma eletrólise rentável à escala industrial. Queremos desenvolvê-los como parte do projeto".
Semicondutores de potência de nitreto de gálio para controlar as células de eletrólise de forma mais eficiente
Outra chave para uma maior eficiência e, por conseguinte, uma produção de hidrogénio mais rentável, reside no controlo da célula de eletrólise, que gera a tensão necessária para o processo de eletrólise. O gestor global do projeto, Ulf Schümann (HAW Kiel), desenvolverá o sistema de controlo no âmbito do projeto. Schümann está a investigar até que ponto a pulsação da tensão pode aumentar a eficiência da célula de eletrólise. O Professor de Eletrónica de Potência e Accionamentos Eléctricos centra-se nos semicondutores de potência de nitreto de gálio. "Até à data, têm sido utilizados semicondutores de potência à base de silício. O nitreto de gálio como material tem potencial para ser muito mais eficiente, uma vez que tem uma resistência no estado ativo significativamente mais baixa", explica Schümann.
Os custos por quilograma de hidrogénio e, por conseguinte, a eficiência da cadeia de valor na produção de hidrogénio são cruciais para o êxito da transição energética, sublinha Schümann. Atualmente, são necessários cerca de 52,5 kWh de energia eléctrica por quilograma de hidrogénio. A eletrólise capilar promete reduzir a necessidade de energia para menos de 42 kWh por quilograma de hidrogénio. "Isto reduz o consumo de energia em 20 por cento", explica Schümann. Isto tem, naturalmente, um impacto direto no custo da produção de hidrogénio e no preço do hidrogénio.
Parceiro industrial contribui com óxido de zinco tetrapodal
O terceiro parceiro do projeto é a Phi-Stone AG, uma empresa resultante da Faculdade de Engenharia da Universidade de Kiel. O parceiro industrial, explica o Dr. Daniel Hugenbusch, Diretor do Departamento de Investigação e Desenvolvimento, produzirá os materiais capilares escaláveis a desenvolver: "A Phi-Stone AG produz o chamado óxido de zinco tetrapodal em condições de sala limpa a uma escala altamente aumentada, que é utilizado em produtos médicos e cosméticos devido às suas excelentes propriedades antimicrobianas. Do ponto de vista técnico, existem outras áreas de aplicação, uma vez que o óxido de zinco tetrapodal como material de molde, ou seja, agente de moldagem, é a base para um grande número de materiais inovadores. Utilizaremos estas propriedades para os materiais de eléctrodos desenvolvidos em paralelo no âmbito deste projeto".
Os governos federal e estadual apoiam o projeto CAPTN Energy
O projeto CAPTN Energy de Kiel "Materiais inovadores e fontes de energia para a eletrólise do hidrogénio" é financiado pelo Ministério Federal da Investigação, Tecnologia e Espaço com cerca de 870.000 euros no âmbito do programa WIR! O Ministério da Transição Energética, Proteção Climática, Ambiente e Natureza do Estado de Schleswig-Holstein participa com um cofinanciamento. O projeto terá uma duração de três anos.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
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