Questão 22 (2º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2021

Um dos grandes desafios para a consolidação de uso do hidrogênio como combustível é seu armazenamento seguro e em grande quantidade. O hidrogênio pode ser armazenado puro, como gás ou líquido. Atualmente, parece mais adequado armazenar o hidrogênio na forma de hidretos metálicos ou adsorvido em materiais porosos nanoestruturados. Para que o armazenamento seja considerado eficiente, o material deve apresentar capacidade de armazenamento máxima em pressão constante e boa reversibilidade; ou seja, o armazenamento (adsorção) e a liberação (dessorção) devem ocorrer em condições similares. Essas características do armazenamento podem ser observadas em um gráfico denominado “isoterma de adsorção”, que é uma curva de composição de hidrogênio no material (C, kg de \ce{H2}/kg de material) em função da pressão.

a) A figura ao lado mostra a isoterma de três materiais que poderiam ser empregados para armazenar \ce{H2}. Qual curva (A, B ou C) representa o melhor material para se armazenar o hidrogênio? Justifique sua escolha.

b) Um carro com motor a combustão interna consome 24 kg de gasolina (d = 700\ \text{kg}\ \text{m}^{-3}) ou 8 kg de hidrogênio para percorrer uma distância de 400 km, adsorvido em um material intermetálico do tipo \ce{Mg2Ni}. Considerando que a massa e o volume de um carro médio são aproximadamente de 6\ \text{m}^3 e 1.000 kg, respectivamente, uma possível desvantagem desta tecnologia alternativa estaria relacionada à massa ou ao volume relativamente ocupado pelo \ce{Mg2Ni}? Justifique.

Dados do \ce{Mg2Ni}: capacidade de armazenamento de \ce{H2} = 3,6 kg de \ce{H2} por 100 kg de \ce{Mg2Ni}; densidade = 3\,400\ \text{kg}\ \text{m}^{-3}.