Células de combustível: futura fonte de energiaUma nova tecnologia avançada capaz de gerar energia elétrica para casas e carros está sendo desenvolvido e será proveniente de células de combustível. Embora as células de combustível mostrem o crescimento da tecnologia moderna e de ponta, elas realmente foram descobertas pela ciência há mais de 150 anos. O cientista William Grove é reconhecido pela invenção da célula de combustível em 1839.

Uma célula combustível é nada mais que um dispositivo de conversão de energia eletroquímica, que converte hidrogênio e oxigênio em água, produzindo eletricidade e calor no processo. Cada célula de combustível tem dois eletrodos, um positivo denominado como cátodo e um negativo, chamado ânodo. A produção de eletricidade acontece nesses eletrodos. Uma célula de combustível tem um eletrólito que transporta partículas eletricamente carregadas de um eletrodo para o outro, e um catalisador, que acelera as reações nos eletrodos. É como uma bateria que pode ser recarregada enquanto sua energia está sendo consumida. Ela pode ser recarregada com eletricidade, porém, uma célula a combustível utiliza o hidrogênio e o oxigênio.

Em uma reação de combustão comum, como em uma chama ou um motor de combustão interna, essencialmente toda a energia liberada na reação é convertida em calor. Em uma célula de combustível, a reação é realizada eletroquimicamente, o que significa que no compartimento do ânodo o combustível é oxidado e no compartimento do cátodo, o oxigênio do ar é reduzido à água. Os dois compartimentos são ligados por um eletrólito que permite aos íons de hidrogênio (prótons) se movimentar do ânodo para o cátodo. Uma única célula de combustível é capaz de criar uma quantidade muito pequena de energia elétrica direta (corrente direta). Geralmente as células de combustível são montadas em uma pilha.

Célula de combustível para carros elétricos

Uma célula de combustível de hidrogênio puro tem o potencial de oferecer até 80% de eficiência energética. Contudo, o hidrogênio é difícil de armazenar em um carro, e com a adição de um reformador para converter o metanol em hidrogênio, sua eficiência global cai em cerca de 30 a 40%. Para converter a energia elétrica em movimentos mecânicos, o motor elétrico e o inversor são obrigatórios. A célula a combustível fornece uma tensão de corrente contínua que pode ser usada com o objetivo de energizar motores, lâmpadas e outros aparelhos elétricos.

Células de combustívelClassificação das células de combustível

Existem diferentes tipos de células de combustível, cada uma empregando uma química diferente. Esses tipos de células normalmente são classificados pelo tipo de eletrólito que usam. Algumas das tecnologias de células de combustível importantes estão descritos abaixo:

Tecnologia de células a combustível alcalinas

As células de combustível alcalinas trabalham com hidrogênio comprimido e oxigênio, e geralmente usam uma solução de hidróxido de potássio em água como eletrólito. A temperatura no interior das células do alcalóide gira em torno de 150 a 200 graus Celsius. A NASA, por exemplo, tem preferido aproveitar as células alcalóides aos combustíveis comuns para sua frota de ônibus espaciais, bem como para o programa Apollo, principalmente por causa da possibilidade de gerar ganhos de eficiência em aproximadamente 70%. Essas células também fornecem água potável para os astronautas.

Tecnologia de célula a combustível de óxido sólido

A célula de combustível de óxido sólido faz uso de um eletrólito de cerâmica dura, em vez de um líquido, e opera em temperaturas de até 1.000 graus Celsius. O óxido sólido e as células de combustível são dispositivos de alta temperatura. Nos últimos anos, a escalada dos preços da energia e os avanços na tecnologia de materiais revigoraram o trabalho dos cientistas e especialistas sobre as células SOFC.

Uma pesquisa recente mostrou que o uso de combustíveis de hidrocarboneto prontamente disponíveis, como o metano, poderia evitar os problemas de logística de armazenamento e abastecimento do hidrogênio. Esses carros da célula de combustível devem começar a substituir os veículos com motor a gasolina e diesel nos próximos 2 a 3 anos. Essa tecnologia será muito semelhante a de um carro elétrico, porém, com o uso de uma célula de combustível e um reformador, em vez de baterias.