{"id":92343,"date":"2023-07-18T17:50:56","date_gmt":"2023-07-18T20:50:56","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/?p=92343"},"modified":"2023-07-18T17:50:56","modified_gmt":"2023-07-18T20:50:56","slug":"o-que-sao-eletrolisadores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/en\/o-que-sao-eletrolisadores\/","title":{"rendered":"O que s\u00e3o eletrolisadores?"},"content":{"rendered":"<p><em>Escrito por Jo\u00e3o Paulo Silva<\/em><\/p>\n<p>A perspectiva de o pa\u00eds virar \u201ca Ar\u00e1bia Saudita do hidrog\u00eanio verde\u201d anima o nosso setor de energia com a promessa de desenvolvimento, no m\u00e9dio prazo, de hubs de exporta\u00e7\u00e3o em diversos portos do pa\u00eds. Nesse contexto, \u00e9 importante entender o conceito de eletr\u00f3lise da \u00e1gua, processo respons\u00e1vel pela produ\u00e7\u00e3o deste hidrog\u00eanio, e o que s\u00e3o os eletrolisadores.<\/p>\n<p>Eletrolisadores e eletr\u00f3lise de \u00e1gua n\u00e3o s\u00e3o algo novo. De forma resumida, \u00e9 um processo de quebra da mol\u00e9cula de \u00e1gua fazendo uso intensivo de energia el\u00e9trica para a produ\u00e7\u00e3o dos gases hidrog\u00eanio (H2) e oxig\u00eanio (O2). Entrando no detalhe t\u00e9cnico, a corrente el\u00e9trica \u00e9 aplicada em um circuito de corrente cont\u00ednua que cont\u00e9m dois eletrodos: um catodo (carregado negativamente, lado negativo) e um anodo (carregado positivamente, lado positivo). O lado positivo atrai componentes negativas e vice-versa. Os dois eletrodos compartilham um meio condutor de \u00edons (\u00e1tomos negativamente ou positivamente carregados), chamado de eletr\u00f3lito.<\/p>\n<p><b>Eletrodos (catodo e anodo), \u00edons e eletr\u00f3litos. <\/b>Esses s\u00e3o os principais conceitos para compreender o desempenho de um eletrolisador. A principal ideia para este entendimento \u00e9 que em um eletrolisador entram \u00e1gua e energia el\u00e9trica e saem, em estado gasoso, oxig\u00eanio produzido no anodo, e hidrog\u00eanio produzido no catodo:<\/p>\n<p><b>H2O + Eletricidade \u2192 H2 + \u00bd O2<\/b><\/p>\n<p><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"alignnone  wp-image-92344\" src=\"https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/eletrolisadores-1024x586.png\" alt=\"\" width=\"355\" height=\"203\" srcset=\"https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/eletrolisadores-1024x586.png 1024w, https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/eletrolisadores-300x172.png 300w, https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/eletrolisadores-768x439.png 768w, https:\/\/dev.mercuriopartners.com.br\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/eletrolisadores.png 1091w\" sizes=\"(max-width: 355px) 100vw, 355px\" \/><\/p>\n<p>O tipo de tecnologia do eletrolisador definir\u00e1:<\/p>\n<ul>\n<li>se a \u00e1gua entra pelo lado do catodo ou do anodo;<\/li>\n<li>qual \u00edon se move de um eletrodo para o outro;<\/li>\n<li>qual ser\u00e1 o eletr\u00f3lito por onde o \u00edon \u201ccaminha\u201d;<\/li>\n<li>quais rea\u00e7\u00f5es intermedi\u00e1rias de oxida\u00e7\u00e3o e redu\u00e7\u00e3o ser\u00e3o necess\u00e1rias.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Existem eletrolisadores de baixa temperatura (processo ocorre entre 20\u00b0C e 90\u00b0C) que j\u00e1 est\u00e3o em estado de desenvolvimento e grau de maturidade avan\u00e7ados. Por outro lado,\u00a0 existem eletrolisadores de alta temperatura (processo ocorre entre 500\u00b0C a 1.000\u00b0C), que est\u00e3o saindo da etapa final de P&amp;D e ganhando escala para a comercializa\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<p><b>ELETROLISADORES ALCALINOS<\/b><\/p>\n<p>O primeiro tipo de eletrolisador a ser introduzido em escala industrial foi o eletrolisador alcalino, que era o principal m\u00e9todo de obten\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio para fins industriais. Depois disso, o m\u00e9todo de reforma a vapor do g\u00e1s natural (hidrog\u00eanio cinza) se tornou o padr\u00e3o da ind\u00fastria. O eletr\u00f3lito, ou seja, meio por onde os \u00edons v\u00e3o se movimentar, \u00e9 uma solu\u00e7\u00e3o alcalina, como o hidr\u00f3xido de pot\u00e1ssio, que \u00e9 misturada com a \u00e1gua. Devido ao seu est\u00e1gio de maturidade, esse tipo de tecnologia tende a apresentar custos inferiores quando comparados a outras tecnologias de eletrolisa\u00e7\u00e3o. O uso de componentes met\u00e1licos com consider\u00e1vel disponibilidade, como n\u00edquel e a\u00e7o, justifica esse fato. Um ponto negativo \u00e9 a necessidade de sistemas de reciclagem e tratamento dessa solu\u00e7\u00e3o alcalina que atua como eletr\u00f3lito dentro do eletrolisador e o potencial de mistura entre os gases resultantes, gerando g\u00e1s de hidrog\u00eanio com graus de pureza que podem carecer de tratamentos adicionais.<\/p>\n<p><b>ELETROLISADORES DE MEMBRANA DE TROCA DE PROTONS (PEM- Proton <\/b><b>exchange<\/b> <b>membrane<\/b><b>)<\/b><\/p>\n<p>Eletrolisadores de membrana de troca de pr\u00f3tons, ou PEMs (Proton exchange membrane), alcan\u00e7aram maturidade comercial recentemente com projetos de larga escala em est\u00e1gio de implanta\u00e7\u00e3o. Sua origem \u00e9 geralmente associada \u00e0 corrida espacial nos anos 60 e \u00e0 General Electrics nos anos 70. De l\u00e1 para c\u00e1, a tecnologia foi lentamente evoluindo at\u00e9 atingir um grau de viabilidade econ\u00f4mica nos \u00faltimos anos. A grande diferen\u00e7a em rela\u00e7\u00e3o ao eletrolisador alcalino \u00e9 que, neste caso, o eletr\u00f3lito \u00e9 uma membrana que fica entre os eletrodos, que s\u00f3 permite a passagem dos pr\u00f3tons H+. Dessa forma, n\u00e3o \u00e9 necess\u00e1rio o uso de solu\u00e7\u00f5es alcalinas como \u00f3xido de pot\u00e1ssio e nem de sistemas de recupera\u00e7\u00e3o e reciclagem dessa subst\u00e2ncia. Em outras palavras, a eletr\u00f3lise pode ocorrer somente com \u00e1gua pura e energia el\u00e9trica.<\/p>\n<p>Os eletrolisadores PEMs tendem a ser mais compactos e modulares, o que os tornam ideais para opera\u00e7\u00f5es descentralizadas. Al\u00e9m disso, gra\u00e7as a essa caracter\u00edstica do seu design, eles tendem a possuir uma densidade energ\u00e9tica superior a eletrolisadores alcalinos e podem produzir hidrog\u00eanio em altas press\u00f5es com menor risco de misturas de g\u00e1s de sa\u00edda (H2 e O2). Assim, geram hidrog\u00eanio com maior grau de pureza. Outro fator interessante \u00e9 que esse tipo de eletrolisador pode suportar inputs de energia el\u00e9trica superiores \u00e0 sua pot\u00eancia nominal, por certos per\u00edodos, e tem flexibilidade para operar em diferentes faixas de produ\u00e7\u00e3o, o que faz com que ele apresente sinergias com a gera\u00e7\u00e3o el\u00e9trica a partir de fontes intermitentes.<\/p>\n<p>Em contrapartida, PEMs tendem a apresentar valores de investimentos mais elevados, devido \u00e0 necessidade de metais nobres para os seus eletrodos, como platina e ir\u00eddio, entre outras componentes mais custosas, como a membrana de troca de pr\u00f3tons. Eles tamb\u00e9m apresentam uma efici\u00eancia que tende a ser inferior e uma curva de degrada\u00e7\u00e3o maior, quando comparados aos eletrolisadores alcalinos.<\/p>\n<p><b>ELETROLISADORES DE \u00d3XIDOS S\u00d3LIDOS (SOEC &#8211; <\/b><b>Solid<\/b><b> Oxide <\/b><b>Electrolyzer<\/b> <b>Cell<\/b><b>)<\/b><\/p>\n<p>No campo de eletrolisadores de alta temperatura, os SOECs est\u00e3o saindo da fase de P&amp;D e tentando conquistar o status de economicidade para comercializa\u00e7\u00e3o. Nesta tecnologia, o eletr\u00f3lito \u00e9 uma cer\u00e2mica s\u00f3lida e a \u00e1gua entra como vapor em alta temperatura para o processo de quebra. Os SOECs possuem uma efici\u00eancia superior aos eletrolisadores de baixa temperatura e exigem materiais mais abundantes e com custos inferiores aos PEMs.<\/p>\n<p>Todavia, existem desafios relacionados ao design e \u00e0 r\u00e1pida degrada\u00e7\u00e3o da cer\u00e2mica por altas temperaturas operativas a serem superados. Outro desafio dessa tecnologia \u00e9 a necessidade de calor em si para obten\u00e7\u00e3o do vapor d\u2019agua.<\/p>\n<p>O primeiro obst\u00e1culo, relacionado ao design e \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o da cer\u00e2mica com o calor, est\u00e1 sendo endere\u00e7ado com a busca de materiais e designs que possibilitem uma gera\u00e7\u00e3o com temperaturas menores (de 800\u00b0C para 500\u00b0C, por exemplo), para atenuar o efeito da degrada\u00e7\u00e3o.<\/p>\n<p>O segundo desafio, relacionado \u00e0 necessidade de calor para gera\u00e7\u00e3o do vapor, pode ser endere\u00e7ado com sinergias com processos exot\u00e9rmicos paralelos que podem ocorrer pr\u00f3ximos dos eletrolisadores, como, por exemplo, a origem da gera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica. Fen\u00f4menos a jusante tamb\u00e9m pode fornecer calor para o eletrolisador, como os de produ\u00e7\u00e3o de e-fuels a partir do hidrog\u00eanio gerado.<\/p>\n<p>Um ponto interessante que difere os SOECs dos eletrolisadores de baixa temperatura \u00e9 que eles podem agir \u201cem modo reverso\u201d, podendo se transformar em momentos de necessidade el\u00e9trica em uma c\u00e9lula de hidrog\u00eanio, consumindo o H2 e o oxig\u00eanio para gerar energia. Combinado a um m\u00e9todo de armazenagem, seja comprimido, liquefeito ou a partir de combust\u00edveis derivados (e-amonia, e-metanol, etc), um complexo com um SOEC pode virar um ativo energ\u00e9tico \u201ccompleto\u201d, multifuncional e altamente flex\u00edvel.<\/p>\n<p>Existem outras tecnologias de eletrolisadores em fase de desenvolvimento de forma acelerada, tanto de alta temperatura, quanto de baixa temperatura, que \u00e9 o caso da membrana de troca de \u00e2nios, tema que ser\u00e1 abordado em outra oportunidade.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Entenda o conceito de eletr\u00f3lise da \u00e1gua, processo respons\u00e1vel pela produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio verde, e alguns dos principais tipos eletrolisadores utilizados nesse processo.<\/p>","protected":false},"author":3,"featured_media":92345,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"om_disable_all_campaigns":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center 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