Células a Combustível: Fontes alternativas de energia

Células a Combustível: Fontes alternativas de energia

 

 

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A poluição atmosférica pela geração de gases poluentes tem sido uma das grandes preocupações do século. Nesse texto, apresentaremos uma tecnologia relativamente limpa à base de hidrogênio, que possui simples princípio de funcionamento, e inúmeras vantagens sobre combustíveis de origem mineral.

A degradação do meio ambiente é um dos principais problemas enfrentados no momento presente. Atualmente os combustíveis fósseis  são os mais usados para movimentar veículos e gerar energia elétrica. Porém, eles são grandes responsáveis pela emissão de gases poluentes que geram o efeito estufa e o aquecimento global. Será que não existe uma energia limpa que não gere altos índices de poluição atmosférica ou ainda um método mais puro que não utilize os combustíveis fósseis?

 

Cada vez mais, pesquisadores e cientistas têm buscado tecnologias limpas e renováveis que substituam os combustíveis de origem mineral. A partir disso, entra no cenário um novo candidato. Trata-se de uma nova tecnologia que produz baixo impacto ambiental. As células a combustível ( também conhecida como pilha a combustível) são dispositivos silenciosos que transformam energia química em energia elétrica sem causar danos ao meio ambiente.

 

As vantagens da pilha a combustível são muitas, entre elas estão : possuem maior eficiência para a produção de energia quando comparada aos combustíveis fósseis, geram energia elétrica produzindo água e para alguns tipos de pilha: calor. As mesmas podem funcionar á base de hidrogênio, gás natural(o gás natural passa pelo processo de reforma para obter hidrogênio,quando utilizado em uma célula combustível), bem como de biocombustíveis, sendo que a maioria das pilhas usa como combustível o hidrogênio.

 

Todavia, as células a combustível ainda precisam ser bem desenvolvidas, fazendo-se necessária a produção de estoques de hidrogênio para alimentá-las, tornando-nos ainda dependentes do petróleo, gás natural e carvão para produzir o hidrogênio. Outras questões que estão relacionadas ás células combustíveis incluem: o preço, tamanho da pilha, tempo e temperatura. Esses fatores são determinantes para se descobrir se este será ou não o combustível do futuro.

 

 

Princípio de funcionamento

 

O sistema é prático e simples. A célula a combustível contém dois elétrodos: o ânodo( eletrodo negativo) e o cátodo( eletrodo positivo). No ânodo ocorre a reação de oxidação e no cátodo ocorre a reação de redução. Para que ocorra, faz se  necessário combustível e oxigênio. A célula a combustível é um tipo de bateria que possui fornecimento contínuo de energia, e precisa ser alimentada ininterruptamente com gases.

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A reação global utilizando hidrogênio na célula a a combustível é dada por: 2H(g) + O2(g) → 2H2O + energia. Quando o catalisador (platina ou liga de platina, rutênio ou outros materiais) entra em contato com o hidrogênio , ocorre uma transferência de elétrons para o metal, gerando H+. Os prótons são transportados pelo eletrólito, já os elétrons serão conduzidos por um circuito externo gerando um fluxo de elétrons e, assim, produzindo corrente e potências elétricas. O oxigênio por sua vez, que pode ser obtido da atmosfera, é fornecido vapor de água com a chegada de prótons de hidrogênio através da membrana de circulação de elétrons.

 

História e aplicações

 

 

A história das células combustíveis começou em 1838, quando Willian Robert Groove criou um dispositivo que continha um elétrodo de platina imerso em ácido nítrico, e um elétrodo de zinco em sulfato de zinco, percebeu que uma corrente elétrica fluía entre os dois elétrodos. Groove criava então a primeira célula combustível.

 

A partir de então o experimento começou a ser estudado e aperfeiçoado. A célula a combustível foi utilizada com um ótimo resultado no projeto espacial norte-americano Gemini, Apollo e ônibus espacial. As células a combustível são aptas para geração de energia veicular, aplicações estacionárias e geração portátil com potência para notebooks e celulares. Muitas outras pesquisas encontram-se em desenvolvimento na área das células a combustíveis, como por exemplo, o desenvolvimento de células pequenas que no futuro possam ser usadas como portáteis.

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Cenários

 

Existem muitas questões a serem consideradas. As células combustíveis precisam percorrer uma longa trajetória para que seja o combustível mais usado, atendendo todas as necessidades. Uma das principais desvantagens é o custo elevado, pois elas são mais caras do que qualquer fonte de energia que produz eletricidade. Até o momento, as células a combustíveis são consideradas mais caras do que motores de combustão interna que alimenta os automóveis. Segundo a Companhia Energética de Minas Gerais S.A ( CEMIG), o custo de uma unidade de geração de células a combustível do tipo PEM (PEM trata-se de uma membrana polimérica – Naftion, que além de transportar os prótons é isolante térmica) para aplicações como backup de energia, é aproximadamente 5 mil euros por kilowatt. As células a combustíveis ainda dependem de combustíveis fósseis, então o custo não é o único problema. Se as células a combustíveis não dependessem mais de combustíveis fósseis ela se tornaria uma verdadeira fonte de energia limpa.

Todas essas questões poderão ser resolvidas no futuro, mas até lá, as células a combustíveis estão restritas apenas para algumas aplicações.

Referências

 

SEED, Schlumberger Excellence in Education Development. Disponível em:http://www.planetseed.com/pt-br/node/15895. Acesso em 19/09/2015

CEMIG. Disponível em : http://www.cemig.com.br/pt-br/A_Cemig_e_o_Futuro/inovacao/Alternativas_Energeticas/Paginas/celula_a_combustivel.aspx. Acesso em 19/09/2015

InfoEscola. Disponível em: http://www.infoescola.com/eletroquimica/celula-a-combustivel/. Acesso em : 19/09/2015

PubliSBQ. Disponível em : http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php?hash=conceito.32. Acesso em: 19/09/2015

ambientebrasil. Disponível em: http://www.ambientebrasil.com.br/. Acesso em 20/09/2015

IMAGEM 1. Célula á Combustível- InfoEscola. Disponível em:https://www.google.com.br/search?q=imagem+de+carro+celula+a+combustivel&client=ubuntu&hs=NPV&channel=fs&tbm=isch&imgil=HudZX47c_kA2JM%253A%253BjSQ_FkS_Ulml1M%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fwww.infoescola.com%25252Feletroquimica%25252Fcelula-a-combustivel%25252F&source=iu&pf=m&fir=HudZX47c_kA2JM%253A%252CjSQ_FkS_Ulml1M%252C_&biw=1301&bih=673&ved=0CDIQyjdqFQoTCLzkt5nhhsgCFQNNkAodEe0Caw&ei=UUD_Vfz3J4OawQSR2ovYBg&usg=__5ohW16YLEz_iHuxKGsSJrYcl5yo%3D#imgrc=HudZX47c_kA2JM%3A&usg=__5ohW16YLEz_iHuxKGsSJrYcl5yo%3D. Acesso em 19/09/2015

IMAGEM 2. célula a Combustível- Brasil Escola. Disponível em:http://www.brasilescola.com/quimica/celula-combustivel.htm. Acesso em : 19/09/2015

IMAGEM 3. Publi SBQ.Quadro 1: O projeto brasileiro de células a combustível. Disponível em :http://qnint.sbq.org.br/novo/index.php?hash=conceito.32. Acesso em 19/09/2015.

 

Autor: Carina Estela Aquino ( UniBH)

Assessor de conteúdo: Carina Estela Aquino