Atualmente, as tecnologias de armazenamento de hidrogênio mais comuns incluem armazenamento gasoso de alta pressão, armazenamento líquido criogênico e armazenamento em estado sólido. Entre elas, o armazenamento gasoso de alta pressão emergiu como a tecnologia mais madura devido ao seu baixo custo, rápido reabastecimento de hidrogênio, baixo consumo de energia e estrutura simples, tornando-se a tecnologia de armazenamento de hidrogênio preferida.
Quatro tipos de tanques de armazenamento de hidrogênio:
Além dos tanques compostos completos Tipo V emergentes, sem revestimentos internos, quatro tipos de tanques de armazenamento de hidrogênio entraram no mercado:
1. Tanques totalmente metálicos Tipo I: Esses tanques oferecem maior capacidade em pressões de trabalho que variam de 17,5 a 20 MPa, com custos mais baixos. São usados em quantidades limitadas para caminhões e ônibus movidos a GNC (gás natural comprimido).
2. Tanques compostos com revestimento metálico Tipo II: Esses tanques combinam revestimentos metálicos (tipicamente de aço) com materiais compostos enrolados em forma de arco. Eles oferecem capacidade relativamente grande em pressões de trabalho entre 26 e 30 MPa, com custos moderados. São amplamente utilizados em aplicações de veículos movidos a GNC.
3. Tanques totalmente compostos Tipo III: Esses tanques apresentam menor capacidade em pressões de trabalho entre 30 e 70 MPa, com revestimentos metálicos (aço/alumínio) e custos mais elevados. São utilizados em veículos leves movidos a células de combustível de hidrogênio.
4. Tanques compostos com revestimento plástico tipo IV: Esses tanques oferecem menor capacidade em pressões de trabalho entre 30 e 70 MPa, com revestimentos feitos de materiais como poliamida (PA6), polietileno de alta densidade (PEAD) e plásticos de poliéster (PET).
Vantagens dos tanques de armazenamento de hidrogênio tipo IV:
Atualmente, os tanques Tipo IV são amplamente utilizados nos mercados globais, enquanto os tanques Tipo III ainda dominam o mercado comercial de armazenamento de hidrogênio.
É sabido que, quando a pressão do hidrogênio excede 30 MPa, pode ocorrer fragilização irreversível por hidrogênio, levando à corrosão do revestimento metálico e resultando em rachaduras e fraturas. Essa situação pode levar a vazamento de hidrogênio e subsequente explosão.
Além disso, o alumínio metálico e a fibra de carbono na camada de enrolamento apresentam uma diferença de potencial, tornando o contato direto entre o revestimento de alumínio e o enrolamento de fibra de carbono suscetível à corrosão. Para evitar isso, os pesquisadores adicionaram uma camada de corrosão por descarga entre o revestimento e a camada de enrolamento. No entanto, isso aumenta o peso total dos tanques de armazenamento de hidrogênio, aumentando as dificuldades e os custos logísticos.
Transporte seguro de hidrogênio: uma prioridade:
Em comparação com os tanques do Tipo III, os tanques de armazenamento de hidrogênio do Tipo IV oferecem vantagens significativas em termos de segurança. Primeiramente, os tanques do Tipo IV utilizam revestimentos não metálicos compostos de materiais compósitos como poliamida (PA6), polietileno de alta densidade (PEAD) e plásticos de poliéster (PET). A poliamida (PA6) oferece excelente resistência à tração, resistência ao impacto e alta temperatura de fusão (até 220°C). O polietileno de alta densidade (PEAD) apresenta excelente resistência ao calor, resistência a trincas por tensão ambiental, tenacidade e resistência ao impacto. Com o reforço desses materiais compósitos plásticos, os tanques do Tipo IV demonstram resistência superior à fragilização por hidrogênio e à corrosão, resultando em uma vida útil prolongada e segurança aprimorada. Em segundo lugar, a natureza leve dos materiais compósitos plásticos reduz o peso dos tanques, resultando em menores custos logísticos.
Conclusão:
A integração de materiais compósitos em tanques de armazenamento de hidrogênio Tipo IV representa um avanço significativo no aprimoramento da segurança e do desempenho. A adoção de revestimentos não metálicos, como poliamida (PA6), polietileno de alta densidade (PEAD) e plásticos de poliéster (PET), proporciona maior resistência à fragilização por hidrogênio e à corrosão. Além disso, as características leves desses materiais compósitos plásticos contribuem para a redução do peso e dos custos logísticos. À medida que os tanques Tipo IV ganham ampla utilização nos mercados e os tanques Tipo III permanecem dominantes, o desenvolvimento contínuo de tecnologias de armazenamento de hidrogênio é crucial para a concretização de todo o potencial do hidrogênio como fonte de energia limpa.
Horário da publicação: 17/11/2023