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Hidrogênio verde e as células de combustível: qual a relação?

Escrito por OPENCADD | Apr 8, 2024 9:12:13 PM

O hidrogênio verde vem ganhando destaque como uma solução promissora para a transição energética global, oferecendo uma alternativa limpa aos combustíveis fósseis. 

Em meio a esse cenário, as células a combustível, ou fuel cells, destacam-se como uma tecnologia chave, capaz de converter a energia química do hidrogênio em energia elétrica de maneira eficiente e sustentável. 

Mas, qual é exatamente a relação entre o hidrogênio verde e as fuel cells, e como a inovação está impulsionando essa sinergia? Veremos isso a seguir!

O papel do hidrogênio verde

O hidrogênio verde é produzido por meio da eletrólise da água, um processo que divide a água em oxigênio e hidrogênio usando eletricidade gerada por fontes renováveis

Isso significa que o hidrogênio é produzido sem emissões de CO2, oferecendo uma fonte de energia limpa e renovável. 

 

Quando usado em células de combustível, o hidrogênio pode gerar energia elétrica, calor e água, com emissões zero. Assim, marcando um avanço significativo na busca por alternativas sustentáveis aos combustíveis tradicionais.

As fuel cells e a eficiência na geração de energia

As células de combustível transformam a energia química do hidrogênio em eletricidade, a partir de uma reação eletroquímica com o oxigênio do ar. 

Logo, essa tecnologia oferece uma série de vantagens, incluindo:

  • Alta eficiência energética;
  • Operação silenciosa;
  • Solução zero emissões, quando abastecida com hidrogênio verde. 

 

As aplicações das fuel cells são diversas, abrangendo: 

  • Veículos elétricos com células de combustível;
  • Sistemas de geração de energia estacionária;
  • Setores como o de transporte marítimo e aéreo.

 

Em todos esses segmentos, cabe lembrar, a demanda por soluções de energia limpa e de longo alcance é particularmente crítica. 

MATLAB® e Simulink®: softwares contribuem para os trabalhos com fuel cells e hidrogênio verde

O MATLAB® e o Simulink®, duas ferramentas de software amplamente reconhecidas no mundo da engenharia e da ciência.

Além disso, oferecem recursos inestimáveis para pesquisa, desenvolvimento e otimização dos trabalhos com fuel cells e hidrogênio verde. 

Entre as contribuições, destacam-se as seguintes:

Simulação e modelagem com MATLAB® e Simulink®

O MATLAB® é uma plataforma de programação e análise numérica que permite aos engenheiros e cientistas:

  • Visualizar dados;
  • Realizar cálculos complexos;
  • Desenvolver algoritmos eficientes. 
  •  

Por sua vez, o Simulink® é uma ferramenta complementar baseada em gráficos para modelagem, simulação e análise de sistemas dinâmicos multidomínios. 

Juntos, esses softwares oferecem um ambiente integrado para:

  • Modelar sistemas de hidrogênio verde e células de combustível;
  • Simular seu desempenho sob diferentes condições;
  • Otimizar projetos para eficiência e custo.
  •  

Desenvolvimento e otimização de células de combustível

As células a combustível são sistemas complexos que convertem hidrogênio em eletricidade por meio de processos eletroquímicos. 

Logo, o desafio é maximizar a eficiência energética, minimizar os custos e garantir a durabilidade. O MATLAB® e o Simulink® permitem aos engenheiros:

  • Criar modelos detalhados desses sistemas;
  • Simular seu comportamento em tempo real;
  • Testar virtualmente diferentes configurações e materiais antes da produção física.
  •  

Isso reduz significativamente o tempo e os custos associados ao desenvolvimento de células de combustível, acelerando a inovação.

Análise de Dados para Eficiência Energética

O MATLAB® é particularmente poderoso para analisar grandes volumes de dados, uma capacidade essencial para otimizar a produção e o uso do hidrogênio verde. 

Por exemplo, os dados coletados de plantas de eletrólise (que produzem hidrogênio verde) podem ser analisados para identificar padrões, prever desempenho e otimizar processos. 

Além disso, o MATLAB® pode ser usado para:

  • Modelar cadeias de suprimentos de hidrogênio;
  • Prever a demanda;
  • Otimizar a distribuição, garantindo uma entrega eficiente de hidrogênio às células de combustível onde é necessário.

 

Integração e Controle de Sistemas

O Simulink® brilha na integração e controle de sistemas complexos, como os encontrados em veículos movidos a células de combustível. 

Os engenheiros podem usar o Simulink® para projetar e testar sistemas de controle eletrônico que gerenciam o fluxo de hidrogênio e oxigênio para as células de combustível. Portanto, otimizando a produção de energia enquanto maximizam a segurança. 

Esses sistemas de controle são fundamentais para o desempenho eficiente de veículos de células de combustível, permitindo uma transição suave da energia gerada para o movimento do veículo.

Colaboração e inovação

Além das capacidades técnicas, o MATLAB® e o Simulink® facilitam a colaboração entre equipes multidisciplinares e instituições, por meio da partilha de modelos e algoritmos. 

Isso acelera o ritmo da inovação, permitindo que os avanços em uma área sejam rapidamente aplicados a outras, impulsionando o desenvolvimento de soluções sustentáveis baseadas em hidrogênio verde e células de combustível.

Basicamente, o MATLAB® e o Simulink® são ferramentas indispensáveis no desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio verde e células de combustível.

Afinal, permitem a simulação, modelagem, análise e controle necessários para superar os desafios técnicos, acelerar a inovação e contribuir para uma transição energética sustentável.

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