O hidrogénio (H), primeiro elemento da tabela periódica, é o mais

simples e abundante no universo. Na sua forma mais comum, é composto por

apenas um protão e um eletrão. No entanto, não ocorre naturalmente na

sua forma molecular (H₂) em grandes quantidades, estando presente em

compostos como a água e hidrocarbonetos. ^{\[7\]\ \[8\]\ \[9\]}

Entre as suas principais características, destacam-se:

- Leveza e baixa densidade: Gás mais leve do que a ar (cerca de 14

vezes), dissipando-se rapidamente na atmosfera.

- Estado físico e reatividade: Em condições normais, é um gás incolor,

inodoro e insípido, altamente reativo e combustível. A sua molécula

(H₂) é constituída por dois átomos de hidrogénio ligados por uma

ligação covalente forte, conferindo-lhe uma certa estabilidade.

- Elevada energia específica: Possui um dos mais altos valores de

energia específica, sendo promissor para a transição energética.

- Solubilidade e armazenamento: Baixa solubilidade em água e

diferentes métodos de armazenamento, como compressão e liquefação.

Como é possível se visualizar na tabela 1, do ponto de vista

termodinâmico, a forma atómica do hidrogénio apresenta entalpia e

energia livre de Gibbs muito elevadas, enquanto a forma molecular (H₂) é

mais estável e viável para armazenamento energético. Através da tabela

2, verifica-se que as propriedades físicas incluem baixa temperatura de

fusão e ebulição, elevada condutividade térmica e viscosidade reduzida,

tornando-o adequado para aplicações energéticas.

**Tabela 1**- Propriedades termodinâmicas do hidrogénio ^\[6\]

<table>

<colgroup>

<col style="width: 19%" />

<col style="width: 20%" />

<col style="width: 20%" />

<col style="width: 20%" />

<col style="width: 20%" />

</colgroup>

<thead>

<tr class="header">

<th><strong>Estado</strong></th>

<th><p><strong>ΔH</strong></p>

<p><strong>(kJ/mol)</strong></p></th>

<th><p><strong>ΔG</strong></p>

<p><strong>(kJ/mol)</strong></p></th>

<th><p><strong>S</strong></p>

<p><strong>(J/Kmol)</strong></p></th>

<th><p><strong>Cp</strong></p>

<p><strong>(J/Kmol)</strong></p></th>

</tr>

</thead>

<tbody>

<tr class="odd">

<td>H gasoso</td>

<td>218,0</td>

<td>203,3</td>

<td>114,7</td>

<td>20,8</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>H2</td>

<td>0</td>

<td>0</td>

<td>130,7</td>

<td>28,8</td>

</tr>

</tbody>

</table>

**Tabela 2**- Propriedades físicas do hidrogénio ^\[6\]

<table>

<colgroup>

<col style="width: 50%" />

<col style="width: 50%" />

</colgroup>

<thead>

<tr class="header">

<th><strong>Parâmetro</strong></th>

<th><strong>Valor</strong></th>

</tr>

</thead>

<tbody>

<tr class="odd">

<td>Massa molar</td>

<td>2, 016 g/mol</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Ponto de fusão</td>

<td>13,8 K</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td>Ponto de ebulição</td>

<td>20,3 K</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Densidade do líquido a 24,2 K</td>

<td>0,071 g/cm3</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td>Densidade do sólido a 24,2K</td>

<td>0,076 g/cm3</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Condutividade térmica a 25 ºC</td>

<td>0,1805 W/mK</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td>Capacidade calorifica a 25 ºC</td>

<td>28,83 J/molK</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Calor de combustão a 25 ºC e 1 atm</td>

<td>-285,829 kJ/mol</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td>Temperatura de autoignição</td>

<td>858 K</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Inflamabilidade no ar</td>

<td>4-74%</td>

</tr>

</tbody>

</table>

Como é possível observar-se na figura 1, o hidrogénio pode existir em

vários estados dependendo da pressão e da temperatura. Pode ser

armazenado como gás comprimido, líquido ou em compostos químicos. Os

tanques de alta pressão atingem 70 MPa, enquanto os criogénicos operam a

temperaturas muito baixas. Como combustível, tem uma relação

energia/massa três vezes superior à gasolina, com elevada temperatura de

ignição e chama mais quente.

O hidrogénio tem vindo a afirmar-se como uma alternativa viável, com

capacidade para transformar vários setores industriais. A sua grande

vantagem reside na versatilidade e no facto de, quando utilizado como

fonte de energia, emitir exclusivamente vapor de água, tornando-se,

assim, um elemento essencial na transição para um modelo económico mais

sustentável. Contudo, a natureza do hidrogénio pode diferir

substancialmente, dependendo da origem da energia empregue na sua

produção e do respetivo impacto ambiental.

Atualmente, como é possível visualizar na tabela 3, são identificados

dez tipos principais de hidrogénio: verde, azul, castanho, cinzento,

rosa, roxo, turquesa, branco, vermelho e amarelo.

^{\[10\]\ \[11\]\ \[12\]\ \[13\]}

**Tabela 3**-Tipos de hidrogénio e os seus processos de obtenção

^{\[6\]\ \[10\]\ \[11\]\ \[12\]\ \[13\]\ \[14\]}

<table>

<colgroup>

<col style="width: 18%" />

<col style="width: 36%" />

<col style="width: 44%" />

</colgroup>

<thead>

<tr class="header">

<th><strong>Tipo de Hidrogénio</strong></th>

<th><strong>Processo de obtenção</strong></th>

<th><strong>Demonstração do processo de obtenção</strong></th>

</tr>

</thead>

<tbody>

<tr class="odd">

<td>Hidrogénio Verde</td>

<td>É amplamente reconhecido como a opção mais ecológica, uma vez que é

gerado por eletrólise da água, utilizando energia proveniente de fontes

renováveis, como a solar e a eólica. Este processo não gera emissões de

carbono e faz uso de um recurso natural abundante. No entanto, enfrenta

desafios como o alto custo de produção e a necessidade de infraestrutura

específica.</td>

<tr class="even">

<td>Hidrogénio Azul</td>

<td>A sua produção assenta na reforma do metano, um composto de origem

fóssil, mas diferencia-se pela utilização de tecnologias de captura e

armazenamento de carbono (CCS), que permitem uma redução significativa

das emissões poluentes. Embora não seja tão ecológico como o hidrogénio

verde e a captura de carbono ainda não seja totalmente eficiente

(podendo ocorrer fugas de CO₂), este desempenha um papel

importante no processo de descarbonização do setor energético.</td>

<tr class="odd">

<td>Hidrogénio Castanho</td>

<td>Resulta da transformação de combustíveis fósseis (gaseificação),

como o carvão, sem qualquer mecanismo de retenção de carbono. O seu nome

deriva precisamente da elevada carga poluente (CO₂ e gases

nocivos) associada ao seu processo de produção.</td>

<tr class="even">

<td>Hidrogénio Cinzento</td>

<td>É gerado através do método de reforma de metano a vapor (SMR), um

dos mais comuns na indústria do hidrogénio e, também, mais económico.

Embora a sua pegada ambiental seja inferior à do hidrogénio castanho,

continua a gerar emissões significativas de carbono.</td>

<tr class="odd">

<td>Hidrogénio Rosa</td>

<td>Tem origem na eletrólise alimentada por energia nuclear. Além disso,

o calor residual das centrais nucleares pode ser aproveitado para

otimizar a eficiência do processo. Como não envolve a emissão de gases

com efeito de estufa, é considerado uma alternativa sustentável.</td>

<tr class="even">

<td>Hidrogénio Roxo</td>

<td>É gerado através de eletrólise quimiotérmica, que combina

eletricidade e calor proveniente da energia nuclear. Este processo

aumenta a eficiência de eletrólise, reduzindo o consumo elétrico

necessário para a separação das moléculas de água. No entanto, a

utilização de calor a temperaturas elevadas exige tecnologias avançadas,

além de levantar desafios na gestão dos resíduos nucleares.</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td>Hidrogénio Vermelho</td>

<td>É produzido por meio de eletrólise de alta temperatura, utilizando o

calor de reatores nucleares de alta temperatura (HTGRs). Este método é

considerado o mais eficiente em comparação com o hidrogénio rosa e o

hidrogénio roxo, uma vez que reduz significativamente o consumo de

eletricidade, tornando o processo mais económico a longo prazo. No

entanto, a necessidade de reatores especializados e tecnologia avançada

resulta em custos elevados e desafios tecnológicos na sua

implementação.</td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Hidrogénio Turquesa</td>

<td>É produzido por pirólise do gás natural e tem como subproduto o

negro de fumo, uma forma sólida do carbono. Deste modo, não há emissão

direta de <a href="https://www.ecycle.com.br/co2/">dióxido de

carbono</a> na <a href="https://www.ecycle.com.br/co2/">atmosfera</a>.

Porém, ainda é uma tecnologia emergente que requer um elevado consumo

energético.</td>

<tr class="odd">

<td>Hidrogénio Branco</td>

<td>É uma forma natural de hidrogénio encontrado de forma espontânea em

depósitos subterrâneos, podendo ser explorados através da perfuração de

poços. A sua formação resulta de processos naturais, como a

desgaseificação da crosta e do manto terrestre, reações químicas entre

rochas e a interação com água e minerais, tornando-o numa potencial

fonte sustentável de hidrogénio. No entanto, a sua disponibilidade é

muito limitada.</td>

<td><img src="./IIP_Trabalho1/media/image9.png"

style="width:3.17143in;height:1.76808in" /></td>

</tr>

<tr class="even">

<td>Hidrogénio Amarelo</td>

<td>É obtido através da fotoeletrólise com energia solar. É um processo

limpo, pois depende de uma fonte renovável de energia e não ocorrem

emissões de CO₂. Ainda assim, é um processo cujo preço é

bastante elevado.</td>

<td><img src="./IIP_Trabalho1/media/image10.png"

style="width:3.16585in;height:0.97537in" /></td>

</tr>

</tbody>

</table>

style="width:3.7562in;height:1.69198in"</td>

É um processo direto sem necessidade de reagentes, mas requer temperaturas extremamente elevadas e materiais resistentes ao

O hidrogénio é um elemento versátil com diversas aplicações na

indústria, energia e transporte. Com o crescente interesse na

descarbonização, o hidrogénio tem sido explorado como uma alternativa

sustentável para reduzir emissões de dióxido de carbono e melhorar a

eficiência energética em vários setores.

O armazenamento do hidrogénio é um desafio fundamental para a sua

aplicação em diversos setores. Cada tipo de aplicação de hidrogénio

requer um método de armazenamento diferente, tendo como base certos

fatores como a segurança, a viabilidade económica e facilidade de

transporte.

**Tabela 6**-Métodos de Armazenamento de hidrogénio

^{\[6\]\ \[15\]}

<table>

<colgroup>

<col style="width: 16%" />

<col style="width: 51%" />

<col style="width: 32%" />

</colgroup>

<thead>

<tr class="header">

<th rowspan="2"><strong>Estado Gasoso</strong></th>

<p>O hidrogénio é comprimido a pressões elevadas (350-700 bar) e

<tr class="odd">

</thead>

<tbody>

<tr class="odd">

<p>O hidrogénio arrefecido a -253ºC e mantido em tanques

criogénicos.</p></td>

<td><u>Motivo:</u> Essencial para aplicações espaciais e transportes de

longo alcance (indústria aeroespacial - combustível para

foguetões).</td>

</tr>

<tr class="even">

<p>O hidrogénio reage com metais (por exemplo, magnésio) e forma

hidretos reversíveis.</p></td>

<td><u>Motivo:</u> Aplicações em sistemas estacionários e militares,

devido à sua segurança.</td>

</tr>

<tr class="odd">

<td><p><u>Materiais Adsorventes (MOFs e Carvão ativado):</u></p>

<p>O hidrogénio é armazenado em materiais porosos, o que promove o

aumento da massa volumétrica.</p></td>

<td><u>Motivo:</u> Potencial para armazenamento eficiente a baixas

pressões para a pesquisa e desenvolvimento de baterias de

hidrogénio.</td>

</tr>

<tr class="even">

<td><p><u><em>Liquid Organic Hydrogen Carries</em> – LOHC:</u></p>

<p>O hidrogénio é armazenado em moléculas líquidas orgânicas (por

exemplo, tolueno e dibenziltolueno - DBT) que podem ser hidrogenadas e

desidrogenadas reversivelmente.</p></td>

<td><u>Motivo:</u> Promove a segurança e facilidade de transporte de

hidrogénio.</td>

</tr>

</tbody>

</table>

\[1\]-<https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Inorganic_Chemistry/Chemistry_of_the_Main_Group_Elements_(Barron)/02%3A_Hydrogen/2.01%3A_Discovery_of_Hydrogen>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[2\]- <https://www.metallurgyfordummies.com/history-of-hydrogen.html>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[3\]-

<https://www.mwcog.org/file.aspx?&A=zkpv0NhzZDWLPqP7LLLYTPZMIgxuq1QGhT8%2BMkINPbo%3D>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[4\]- Tian Q., Yao S., Shao M., Zhang W., Wang H.,

Origin, discovery, exploration and development status and prospect of global natural

hydrogen under the background of “carbon neutrality”, China Geology,

2022 (acedido em fevereiro de 2025)

\[5\]- Balat, M. (2008). Potential importance of hydrogen as a future

solution. International Journal of Hydrogen Energy, 4013-4029 (acedido

em fevereiro de 2025)

\[6\]- Merouani - Hydrogen Production, Storage and Utilization, de

Gruyter, 2025 (acedido em fevereiro de 2025)

\[7\]-.<https://energyeducation.ca/encyclopedia/Molecular_hydrogen>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[8\]-<https://periodic-table.rsc.org/element/1/hydrogen> (acedido em

fevereiro de 2025)

\[9\]-<https://www.britannica.com/science/hydrogen> (acedido em

fevereiro de 2025)

\[10\]-<https://energyeducation.ca/encyclopedia/Types_of_hydrogen_fuel>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[11\]-<https://stargatehydrogen.com/blog/types-of-hydrogen/> (acedido

em fevereiro de 2025)

\[12\]-<https://www.brunel.net/en/blog/renewable-energy/3-main-types-of-hydrogen>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[13\]-<https://hydrogeneurope.eu/in-a-nutshell/> (acedido em fevereiro

de 2025)

\[14\]-<https://www.upscprep.com/types-of-hydrogen-green-purple-pink-yellow-bluw-turquoise-grey-brown-black-upsc-current-affairs/>

(acedido em fevereiro de 2025)

\[15\]- Farinha J. Reformação de metano com vapor de água em reformador

de escala laboratorial, Instituto Superior Técnico, 2008

<https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/downloadFile/395137864141/Mestrado_Jos%E9_Farinha.pdf>

(acedido em fevereiro de 2025)