Manter hidrogênio no estado líquido é um dos grandes desafios para transformar esse combustível em uma alternativa viável para navios, aviões e setores industriais. A dificuldade está em conservar o material a temperaturas próximas de -253 °C, onde até pequenas entradas de calor podem provocar evaporação. Agora, pesquisadores propõem uma abordagem diferente: em vez de tentar proteger cada centímetro do tanque, eles procuraram os pontos mais vulneráveis.
O calor encontrou um caminho inesperado
Armazenar hidrogênio líquido exige sistemas de isolamento extremamente sofisticados. Mesmo assim, o calor do ambiente consegue encontrar caminhos para chegar ao interior do reservatório. Quando isso acontece, parte do hidrogênio deixa de ser líquido e passa para o estado gasoso, em um fenômeno conhecido como boil-off.
Esse processo não representa apenas uma perda de combustível. O gás acumulado também aumenta a pressão interna e precisa ser administrado, seja utilizando o hidrogênio, liberando-o de forma controlada ou realizando um processo adicional de liquefação. Cada alternativa acrescenta complexidade, consumo de energia e custos.
Foi justamente esse problema que chamou a atenção de pesquisadores da Universidade Nacional de Pusan e do Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering, conhecido como KRISO.
Ao analisar um projeto de tanque para hidrogênio líquido, os pesquisadores perceberam que o isolamento não era necessariamente o principal responsável pela entrada de calor. O verdadeiro problema estava em elementos que parecem indispensáveis para a própria estrutura do reservatório.
As simulações indicaram que mais de 85% do calor que chegava ao tanque interno utilizava os suportes metálicos como caminho.
A solução está nos pontos mais vulneráveis
Os suportes precisam manter a estrutura do tanque firme, mas o metal também conduz calor com muito mais facilidade do que os materiais usados no isolamento. Na prática, essas peças funcionam como verdadeiras pontes térmicas entre o exterior relativamente quente e o hidrogênio mantido em condições extremas.
Em vez de simplesmente aumentar a quantidade de isolamento, os pesquisadores propuseram instalar canais criogênicos justamente nessas regiões. A ideia é fazer circular por eles um fluido muito frio, interceptando parte do calor antes que ele alcance o reservatório interno.
Foram avaliadas diferentes configurações, incluindo quantidade, tamanho, posição e fluxo dos canais. Um detalhe acabou se mostrando especialmente importante: colocar mais canais não significava necessariamente obter um resultado melhor. A localização deles era decisiva.
Quando os canais foram posicionados sobre os suportes estruturais e prolongados até a região de ligação entre a parte superior e o corpo do tanque, a eficiência da estratégia aumentou significativamente.
Dois fluidos foram analisados: gás natural liquefeito (GNL) e nitrogênio líquido. Nas condições das simulações, o GNL conseguiu reduzir a entrada de calor em até 43,6%. Já o nitrogênio líquido alcançou uma redução de até 66,5%.
Um resultado promissor para navios movidos a hidrogênio
O nitrogênio líquido apresentou o melhor desempenho porque consegue operar em temperaturas mais baixas. O problema é que essa vantagem também veio acompanhada de uma maior formação de vapor dentro dos canais. O GNL, por outro lado, apresentou uma redução menor, mas comportamento mais estável.
A descoberta pode ser especialmente relevante para o transporte marítimo. Um navio carregando hidrogênio líquido pode passar dias ou semanas em viagem, tornando qualquer perda gradual de combustível um problema importante.
Coreia do Sul, Japão e Austrália estão entre os países que investem no desenvolvimento de cadeias internacionais para produção, armazenamento e transporte de hidrogênio. Nesse cenário, diminuir o boil-off poderia significar menos combustível desperdiçado e menor gasto energético.
A proposta também não precisa substituir os sistemas convencionais. Tanques criogênicos continuam dependendo de isolamento multicamada, espuma e vácuo para limitar a transferência de calor. A refrigeração localizada poderia funcionar como uma camada adicional, concentrada justamente onde o isolamento é menos eficiente.
Ainda existe, porém, uma distância importante entre uma simulação e um tanque pronto para uso. Os resultados foram obtidos por meio de modelos tridimensionais e análises térmicas de um projeto específico. Testes físicos ainda precisam avaliar fatores como movimentação do líquido durante a navegação, variações de pressão, formação de vapor e comportamento do sistema durante longos períodos.
Mesmo assim, a pesquisa aponta para uma mudança interessante de estratégia. Talvez o próximo avanço no armazenamento de hidrogênio não dependa apenas de construir barreiras térmicas cada vez maiores, mas de descobrir exatamente por onde o calor consegue entrar e atacar esses pontos antes que ele avance.
