1. Descreva os principais usos do hidrogênio. Quais são as condições para que eles sejam usados?

Passo 1

O enunciado pede para descrever os principais usos do H2 e indicar quais condições (pressão, temperatura, catalisadores, pureza etc.) são necessárias em cada aplicação. Vamos cobrir cinco grandes áreas: síntese de amônia, refino de petróleo, hidrogenação industrial, síntese de metanol e uso como vetor energético.

Passo 2

Síntese de amônia (processo Haber–Bosch)
No processo Haber–Bosch a reação é
N2 + 3,H2 ;longrightarrow; 2,NH3
Condições típicas:
bul<=t pressão de approx 150--300,atm bul<=t temperatura de approx 400--500,^circC bul<=t catalisador de ferro promovido (Fe,(+),KOH, A l2 O3)
bul<=t pureza de H2 alta ( >,99,9%) para evitar envenenamento do catalisador

Passo 3

Refino de petróleo (hydrodesulfurization e hydrocracking)
Usa-se H2 para remover S e para quebrar frações pesadas:
Condições típicas:
bul<=t pressão de approx 30--200,bar bul<=t temperatura de approx 300--450,^circC bul<=t catalisadores tipo Mo S2 ou Ni--Mo suportados em A l2 O3 bul<=t H2 com pureza >,99,9% para não desativar os sítios ativos

Passo 4

Hidrogenação de óleos e químicos finos
Reações de saturação de ligações C=C, nitros, etc.
Condições típicas:
bul<=t pressão de approx 150,bar bul<=t temperatura de approx 20200,^circC bul<=t catalisadores Ni, Pd ou Pt
bul<=t remoção prévia de impurezas (enxofre, oxigênio) para proteger o catalisador

Passo 5

Síntese de metanol
Reação principal
CO + 2,H2 ;longrightarrow; CH3OH
Condições típicas:
bul<=t pressão de approx 50100,bar bul<=t temperatura de approx 200300,^circC bul<=t catalisador Cu/ZnO/A l2 O3 bul<=t H2 com baixo teor de enxofre e CO para não envenenar o catalisador

Passo 6

Uso como vetor energético e combustível
Células a combustível (PEFC, FCV) e propulsão de foguetes:
bul<=t pureza de H2 >=99,97 % para não envenenar Pt
bul<=t pressão de alimentação em célula de approx 1,53,bar bul<=t temperatura de operação de approx 6080,^circC bul<=t no caso de foguetes, H2 líquido a approx 20,K em tanques criogênicos especiais

Resposta

Principais usos do H2 e condições necessárias:
1. Síntese de amônia (Haber--Bosch)
bul<=t 150--300,atm, 400--500,^circC, catalisador Fe + promotores, H2 >,99,9%.
2. Refino de petróleo (hydrodesulfurization/hydrocracking)
bul<=t 30--200,bar, 300--450,^circC, catalisadores Mo S2 ou NiMo/A l2 O3, H2 >,99,9%.
3. Hidrogenação industrial (óleos, químicos finos)
bul<=t 1--50,bar, 20--200,^circC, catalisadores Ni, Pd, Pt, H2 livre de inibidores.
4. Síntese de metanol
bul<=t 50--100,bar, 200--300,^circC, catalisador Cu/ZnO/A l2 O3, H2 com baixo enxofre e CO.
5. Vetor energético (células a combustível e foguetes)
bul<=t pureza >= 99,97%, pressão de alimentação 1,5--3,bar, 60--80,^circC em células; approx 20,K e tanques criogênicos para foguetes.

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