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Projeto europeu aposta no efeito magnetocalórico para liquefação mais eficiente de hidrogênio

Fonte

TU Darmstadt | Universidade Técnica de Darmstadt

Data

segunda-feira, 3 abril 2023 06:05

Áreas

Economia. Empreendedorismo. Energia. Engenharia de Energia. Indústria. Tecnologias.

O hidrogênio desempenhará um papel fundamental na transformação para uma sociedade neutra em carbono. Em comparação com o uso atual, estima-se que as necessidades globais de hidrogênio aumentarão cinco vezes até 2050, para cerca de 550 milhões de toneladas. Mas, para armazenar hidrogênio, são necessárias enormes quantidades de energia. Durante a liquefação, aproximadamente um terço do conteúdo energético do hidrogênio é perdido, o que torna o processo bastante antieconômico.

No projeto HyLICAL da Horizon Europe, com um orçamento de cerca de cinco milhões de euros (cerca de R$ 27,5 milhões), uma equipe que inclui o Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), a Universidade Técnica de Darmstadt (TU Darmstadt) e a startup Magnotherm, na Alemanha, quer melhorar significativamente as tecnologias para armazenar hidrogênio líquido. Para isso, a equipe está desenvolvendo materiais magnetocalóricos que mudam de temperatura quando expostos a um campo magnético.

“Neste projeto conjunto com parceiros de nove países europeus, queremos reduzir drasticamente a energia usada na liquefação do hidrogênio, bem como os custos operacionais e de investimento”, disse o Dr. Tino Gottschall, do Dresden High Magnetic Field Laboratory (HLD) do HZDR e um dos fundadores da Magnotherm. Para isso, os parceiros desejam reunir seus conhecimentos em pesquisa de materiais e desenvolvimento e simulação de plantas para desenvolver uma nova tecnologia.

A energia pode ser armazenada e transportada na forma de hidrogênio líquido. Mas isso pressupõe um método de liquefação econômico. O hidrogênio líquido tem uma densidade de energia volumétrica 70% maior do que o hidrogênio gasoso comprimido nas estações de abastecimento de hidrogênio. É isso que torna tão atraente o transporte e o armazenamento de grandes volumes de hidrogênio líquido. No futuro, o hidrogênio poderá desempenhar um papel maior no transporte – por exemplo, tornando-se um transportador de energia para mobilidade pesada. A liquefação de hidrogênio proposta no HyLICAL é projetada para explorar a viabilidade tecnológica de lidar com grandes quantidades de hidrogênio.

Efeito magnetocalórico: saindo do nicho

“Queremos estabelecer uma tecnologia de liquefação diferente com base no princípio do resfriamento magnético. Se compararmos figurativamente com o processo de resfriamento convencional, um imã assumiria o papel de compressor e o material magnetocalórico seria o agente de resfriamento. Juntos, eles nos permitem atingir as baixas temperaturas necessárias para a liquefação do hidrogênio”, disse o Dr. Oliver Gutfleisch, professor do Instituto de Ciência de Materiais da TU Darmstadt, descrevendo a ideia subjacente ao projeto.

Após muitos anos de trabalho preliminar conjunto, a empresa Magnotherm, uma spin-off da TU Darmstadt, foi criada em 2019. O principal objetivo da startup é lançar o resfriamento magnético no mercado. Já existe um produto comercial: um refrigerador de bebidas para aplicações industriais. “Nossa tecnologia também significa um grande aumento de eficiência e sustentabilidade, totalmente livre de compressores e gases refrigerantes prejudiciais ao meio ambiente. Assim, podemos acelerar a transformação verde”, explicou o Dr. Timur Sirman, um dos diretores administrativos da Magnotherm.

M: cinco toneladas de hidrogênio líquido – por dia

Os pesquisadores agora querem construir um protótipo que ajudará a introduzir o resfriamento magnético na liquefação industrial do hidrogênio. Nesse contexto, a equipe pode aproveitar a experiência de longa data do HLD tanto no desenvolvimento e fabricação de bobinas magnéticas quanto na criotecnologia. “Já investigamos muitos materiais magnéticos em campos elevados – esta biblioteca de materiais é um tesouro de experiência sobre o qual podemos construir”, disse o Dr. Tino Gottschall.

Na TU Darmstadt, os cientistas já estão desenvolvendo materiais magnetocalóricos que funcionam na faixa de temperatura desejada. “Para liquefazer o hidrogênio, precisamos de uma temperatura de 253^oC negativos. Para chegar perto dessas temperaturas muito baixas, pré-resfriamos usando nitrogênio líquido, o que nos leva a 196^oC negativos. Nosso material magnetocalórico faz o resto”, concluiu o Dr. Oliver Gutfleisch.

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Darmstadt (em inglês).

Fonte: TU Darmstadt. Imagem: os pesquisadores querem construir um protótipo que ajudará a introduzir o resfriamento magnético na liquefação industrial do hidrogênio. Fonte: Dr. Tino Gottschall e B. Schröder, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR).