Projecto de um sistema para quantificar o armazenamento de hidrogénio

Abstract

O hidrogénio possui uma reduzida densidade (0,0899 Kg/m3) e um baixo ponto de ebulição (-252,8ºC), o que faz com que o seu armazenamento nos estados líquido e gasoso sejam acrescidos de gastos energéticos elevados. Novas metodologias de armazenamento terão de surgir com vista a viabilizar a sua aplicação como vector energético. A utilização de compostos no estado sólido, para efectuar armazenamento de hidrogénio, está cada vez mais em foco, muito pela superior eficiência energética e excelentes condições operatórias que apresenta. Os estudos nesta área centram-se em encontrar compostos que permitam armazenar a maior quantidades de hidrogénio sob as menores condições de pressão e temperatura. Este trabalho de mestrado tem como objectivo a concepção e desenvolvimento de um equipamento do tipo Sievert para realização de estudos de armazenamento de hidrogénio em novos materiais sólidos, numa escala laboratorial. O equipamento tem por base uma metodologia de análise volumétrica que, através de estudos da cinética de absorção e desabsorção, quantifica o teor de hidrogénio armazenado para as condições de pressão e temperatura em estudo. Todo o processo é automático, monitorizado e controlado através de uma aplicação informática desenvolvida em LabView®. Esta aplicação permite calibrar o equipamento para as condições de trabalho, tendo em conta o efeito do gradiente térmico e do volume livre da câmara de amostra. O sistema desenvolvido foi testado fazendo uso da liga LaNi5 em condições de pressão inferior a 10 bar e à temperatura ambiente.

ABSTRACT: Hydrogen has a low energetic density (0,0899 Kg/m3) and a low boiling point (-252,8ºC). Its storage in gas and liquid forms is not viable because of the great energetic cost to meet the storage requirements. Solid state storage became a novel way to store hydrogen as an alternative to gas and liquid forms. Studies in this area intend to identify materials with the best performance in hydrogen storage. The goal of this research work is to develop a Sievert equipment to study the storage properties of novel materials at a laboratorial scale. Making use of a volumetric methodology, it allows the hydriding and dehydriding kinetic studies of the samples as well as the maximum density of stored hydrogen at certain pressure and temperature conditions. All process is controlled and monitorized by software designed in LabView®. In the end, the system was tested making use of a commercial alloy, LaNi5 for pressures up to 10 bar and ambient temperatures.