Fonte: Laboratórios de Margaret Workman e Kimberly Frye - Universidade Depaul

Os Estados Unidos consomem uma grande quantidade de energia – a taxa atual é de cerca de 97,5 quadrilhões de BTUs anualmente. A grande maioria (90%) dessa energia vem de fontes de combustível não renováveis. Essa energia é utilizada para eletricidade (39%), transporte (28%), indústria (22%) e uso residencial/comercial (11%). Como o mundo tem um fornecimento limitado dessas fontes não renováveis, os Estados Unidos (entre outros) estão expandindo o uso de fontes de energia renovável para atender às necessidades energéticas futuras. Uma dessas fontes é o hidrogênio.

O hidrogênio é considerado uma fonte potencial de combustível renovável, porque atende a muitos critérios importantes: está disponível no mercado interno, tem poucos poluentes nocivos, é eficiente em energia e é fácil de aproveitar. Embora o hidrogênio seja o elemento mais abundante no universo, ele só é encontrado em forma composta na Terra. Por exemplo, é combinado com oxigênio na água como H₂O. Para ser útil como combustível, ele precisa estar na forma de gás H_2. Portanto, se o hidrogênio deve ser usado como combustível para carros ou outros eletrônicos, o H₂ precisa ser feito primeiro. Assim, o hidrogênio é frequentemente chamado de "porta-energia" em vez de "combustível".

Atualmente, a maneira mais popular de fazer gás H₂ é a partir de combustíveis fósseis, através da reforma a vapor de hidrocarbonetos ou gaseificação de carvão. Isso não reduz a dependência de combustíveis fósseis e é intensivo em energia. Um método menos utilizado é por eletrólise da água. Isso também requer uma fonte de energia, mas pode ser uma fonte renovável, como energia eólica ou solar. Na eletrólise, a água (H₂O) é dividida em suas partes componentes, gás hidrogênio (H₂) e gás oxigênio (O₂), através de uma reação eletroquímica. O gás hidrogênio feito através do processo de eletrólise pode então ser usado em uma célula de combustível de Membrana de Troca de Prótons (PEM), gerando uma corrente elétrica. Esta corrente elétrica pode ser usada para alimentar motores, luzes e outros dispositivos elétricos.

1. Usando o eletrólito para produzir gás hidrogênio

1. Configuração do eletrólito (Figura 3).
2. Configure os cilindros de coleta de gás, certificando-se de que o nível de água destilada no cilindro externo esteja na marca 0(Figura 4).
3. Conecte o eletrólito aos cilindros de coleta de gás(Figura 5).
4. Conecte um painel solar ao eletrólito usando fios de jumper e exponha à luz solar direta(Figura 6). Note, se o tempo não esti

Durante o procedimento de eletrólise, o hidrogênio e o gás oxigênio são gerados uma vez que o painel solar é conectado e exposto à luz solar. Leva aproximadamente 10 minutos para gerar gás H₂ suficiente para encher o cilindro interno(Tabela 1). Note que há duas_vezes mais H 2 gerado como O₂, como visto na equação equilibrada:

2 H₂O_(l) → 2 H_2(g) + O_2(g)

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Hidrogênio é um combustível flexível. Pode ser produzido no local em pequenas quantidades para uso local ou em grandes quantidades em uma instalação centralizada. O hidrogênio pode então ser usado para produzir eletricidade apenas com água como subproduto (desde que uma fonte renovável de energia, como uma turbina eólica, foi usada para gerar o gás hidrogênio). Por exemplo, em Boulder, Colorado, o projeto Wind2H2 tem turbinas eólicas e painéis solares conectados a eletrólitos que produzem gás hidrogênio...