A produção de hidrogénio é uma tecnologia fundamental para a transição energética e para os processos industriais, nomeadamente nas indústrias química, energética e automóvel. A água de alta pureza é um pré-requisito essencial para muitos processos de produção de hidrogénio, como a eletrólise, que é um dos métodos mais eficientes e sustentáveis. A qualidade da água utilizada tem uma influência decisiva na eficiência, vida útil e segurança operacional dos sistemas. A água ultrapura e a água totalmente desmineralizada (água desmineralizada) cumprem os requisitos exigentes para estes processos.

Importância da qualidade da água na produção de hidrogénio

Durante a produção de hidrogénio, em particular através da eletrólise, a água é decomposta em hidrogénio (H₂) e oxigénio (O₂). A pureza da água utilizada é crucial, uma vez que as impurezas podem causar corrosão, incrustações ou danos nas membranas das células de eletrólise.

Requisitos de qualidade da água

1. Água ultrapura para eletrólise:

   • Leitfähigkeit: Extrem niedrige Werte (< 0,1 µS/cm), um elektrische Kurzschlüsse und Ablagerungen in den Elektroden oder Membranen zu verhindern.
   • Compostos orgânicos: Praticamente sem impurezas orgânicas, uma vez que estas podem interferir com a eficiência da eletrólise.
   • Sem partículas: As partículas em suspensão e os colóides devem ser completamente removidos para evitar danos mecânicos nos sistemas.
   • Concentração de iões: Sem iões dissolvidos, como sódio, cloreto ou sulfato, uma vez que estes podem provocar corrosão.

2. Água desmineralizada para processos técnicos:
   A água desmineralizada é menos pura do que a água ultrapura, mas cumpre os requisitos para processos de produção de hidrogénio menos críticos ou sistemas de apoio, como geradores de vapor.

   • Condutividade: inferior a 20 µS/cm.
   • Sem dureza: Sem iões de cálcio ou magnésio para evitar depósitos.

Tratamento da água para a produção de hidrogénio: Perspectivas e tecnologias

O tratamento da água para a produção de hidrogénio exige tecnologias altamente desenvolvidas, a fim de cumprir os requisitos de qualidade da água ultrapura e da água desmineralizada. A escolha do processo depende em grande parte da origem da água a ser tratada. Enquanto a água de poço está frequentemente contaminada com elevados níveis de constituintes de dureza, ferro ou manganês, a água municipal tem geralmente uma qualidade básica normalizada, mas contém frequentemente cloro e compostos orgânicos que têm de ser removidos. Ambas as fontes de água requerem processos de tratamento personalizados para garantir a eficiência da produção de hidrogénio.

1. pré-tratamento

O pré-tratamento é crucial para proteger as fases de tratamento subsequentes da contaminação e para garantir uma qualidade consistente da água. É personalizado de acordo com a contaminação específica da água bruta.

Origem da água e requisitos específicos

• Água de poço:
  • Concentrações frequentemente aumentadas de ferro, manganês e constituintes de dureza.
  • Possível turvação devido a partículas coloidais ou contaminação microbiológica.
  • Requer fases adicionais como a desferrização, a desmanganização ou a precipitação e floculação.
• Água da cidade:
  • O cloro e os subprodutos da desinfeção devem ser removidos, uma vez que podem danificar as membranas e as resinas de permuta i ónica.
  • Os compostos orgânicos e as substâncias odoríferas constituem um desafio.
  • Os filtros de carvão ativado desempenham um papel fundamental.

Processos típicos de pré-tratamento

• Filtro multicamadas:
  Remove sólidos em suspensão, partículas e impurezas grosseiras. As camadas de areia de quartzo, antracite e cascalho retêm eficazmente partículas de diferentes tamanhos.
• Filtros de carvão ativado:
  Adsorvem o cloro, os compostos orgânicos e os odores. O carvão ativado protege as membranas a jusante de danos químicos.
• Precipitação e floculação:
  As partículas coloidais, os fosfatos ou os metais dissolvidos são convertidos em partículas sólidas por reacções químicas, que são depois removidas por sedimentação ou filtração.