Célula de combustível
Célula de combustível é uma célula eletroquímica que converte energia potencial de um combustível em eletricidade através de uma reação eletroquímica de eletrólise reversa.[1] Como qualquer célula eletroquímica, uma célula de combustível consiste em dois elétrodos polarizados, o ânodo (-) e o cátodo (+), e um eletrólito. Dois componentes são essenciais: o hidrogénio, como combustível, e o oxigénio como oxidante.[2]
Em princípio, as células de combustível não são poluentes, visto que tem água com o produto da reação.[2]
Funcionamento
Em termos gerais, a célula de combustível funciona como uma gerador de corrente elétrica. A corrente gerada faz funcionar os mais diversos dispositivos (lâmpadas, motores, eletrodomésticos, como exemplos) e depois retorna ao gerador, completando o que se chama de circuito elétrico. O seu princípio de funcionamento (eletrólise reversa) consiste em utilizar a energia gerada pela reação de hidrogénio com oxigénio, tendo água como produto.[1][3] O hidrogénio é alimentado no ânodo onde é decomposto quimicamente por um catalisador em protões, com carga positiva, e eletrões com carga negativa. Os eletrões são injetados na corrente elétrica (a parte útil do sistema), e os protões migram através do eletrólito até ao cátodo. Aí, os protões combinam-se cataliticamente com o oxigénio vindo do ar e os eletrões retornados pela corrente elétrica.[2]
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| Funcionamento. | Vista em corte de um automóvel com célula de combustível. |
Tipos
Ver artigos principais: Célula de combustível de água de Stan Meyer e Célula de combustível microbianaExistem vários tipos de células de combustíveis, geralmente classificados pela temperatura de operação.[4]
- Temperaturas abaixo de 250 ºC:
- Alcalinas (A)
- Ácido fosfórico (PA)
- Membrana de troca de protões (PEM)
- Temperaturas acima de 600 ºC:
- Carbonatos Fundidos (MC)
- Óxidos Sólidos (SO)
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| Célula de combustível de metanol direto utilizada na NASA. | Vídeo: funcionamento de uma célula de combustível microbiana. | Célula de combustível de água de Stan Meyer. |
História
A primeira célula de combustível foi desenvolvida no século XIX em 1838 por William Robert Grove.[5][6]Um esboço foi publicado em 1842 pelo mesmo cientista.[7][8]As células de combustível só tiveram aplicações práticas a partir da década de 1960, quando Thomas Grubb e Leonard Niedrach, da companhia General Electric, tiveram sucesso no desenvolvimento de uma célula PEM . Apesar da sua portabilidade, não era viável economicamente, dado uso de platina como catalisador.[9] A partir de 1965 a NASA passou a empregar células de combustível, que foram usadas nas espaçonaves do Programa Apollo e no Ônibus espacial.[10][11]A primeira célula de combustível a hidrogênio para o ramo automóvel foi desenvolvida em 1991 por Roger Billings.[12] Estudos na década de 2020, indicam que as células de combustível podem ser abastecidas com etanol (álcool combustível) utilizando o hidrogênio contido neste.[13][14]
Veículos elétricos alimentados por baterias apresentam os inconvenientes da demora para recarga e baixa autonomia.[10] Nestes veículos, a substituição das baterias por células de combustível proporciona a redução do tempo de recarga/reabastecimento e aumenta a autonomia.[10]
Imagens
| Veículos equipados com células de combustível: | ||||
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| Protótipo Toyota FCHV | Submarino Tipo 212 | HY4 | Bonde de Oranjestad | |
Ver também
Referências
Ligações externas
- «Vantagens e desvantagens das células de combustível»
- «Electrocell - Fabricante Brasileira de célula a combustível, equipamentos para teste, componentes e stacks»
- «Animação da engenharia do funcionamento de uma Célula a Combustível»
- Célula de combustível: (PEMFC) (Animação)
- Best Cars Web Site. Tecnologia: Combustível do futuro
