O hidrogénio é preferível para o armazenamento de energia renovável devido à sua maior densidade mássica de energia (142 MJ/kg) em comparação com outros combustíveis, como gás natural e gasolina (densidade de energia em torno de 40–60 MJ/kg) [20] .
O hidrogênio também pode ser usado em diversas indústrias, como reforming de hidrocarbonetos e síntese de amónia [21]. Os requisitos mínimos de pureza de hidrogénio em gás combustível, células electrolíticas de combustível de polímero e combustível de motor de foguete espacial são 54%–60% (v/v), 99,97% (v/v) e 99,999999% (v/v), respectivamente [22, 23]. O grande desafio para o transporte e armazenamento de hidrogénio é sua baixa densidade volumétrica e a possibilidade de fratura induzida pelo hidrogénio nas tubagens e instalações de armazenamento [24,25]. Cerca de 88% dos projetos de hidrogénio relatados utilizaram tanques de gás comprimido para armazenamento e uma minoria utilizou armazenamento de hidretos metálicos [24].
A recente avaliação de custos para as vias de fornecimento de hidrogénio sugeriu que as redes de pipeline são a abordagem mais económica e ecológica para estações de hidrogénio de grande escala (cerca de 80.000 kg de capacidade de hidrogénio necessária por dia) [26]. No entanto, a construção de dutos de distribuição de hidrogénio pode custar US$ 320-1000 por metro para dutos de 20-61 cm a 68 bar [27,28], o que é pelo menos 10% mais caro do que os gasodutos de gás natural [27,29].
Uma opção mais económica para o transporte de hidrogénio, especialmente na fase de desenvolvimento do mercado, é injetar hidrogénio nos gasodutos existentes [30], já que os gasodutos globais são bem construídos e distribuídos (> 2,7 milhões de quilómetros em 2016) [ 31]. No entanto, como os dutos de gás natural tradicionais são comumente feitos de aço inoxidável ferrítico (SS) [32], plástico e ferro fundido [33], a concentração sugerida de injeção de hidrogénio em dutos de gás natural é de 6% a 10% (v/v) a uma pressão de até 40 bar [34,35] para minimizar os riscos de ignição, problemas de vazamento e fadiga da tubulação [30,36].
A mistura hidrogénio/gás natural, também chamada de gás natural enriquecido com hidrogénio (HENG), pode ser utilizada diretamente para geração de energia [30] e eletrodomésticos [37]. No entanto, a adição crescente de hidrogénio na corrente de gás natural diminuirá o poder calorífico da mistura de gás [38].
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Fonte: Lu, H.T., Li, W., Miandoab, E.S. et al. The opportunity of membrane technology for hydrogen purification in the power to hydrogen (P2H) roadmap: a review. Front. Chem. Sci. Eng. 15 (2021) 464–482.