A Célula de Hidrogênio
Autor: Francisco Jaborandi | Publicado: 2012-03-02T06:29:00-08:00



Célula
de Hidrogênio



Hidrogênio
constitui é um transportador de energia versátil, não
uma fonte dela (ele armazena a energia e a disponibiliza de forma
útil) que pode ser usado para suprir quase todos os dispositivos que
fazem uso de energia.

O
hidrogênio pode ser gerado a partir de abundante e diferentes fontes
de energia incluindo combustíveis fósseis como o carvão e o gás
natural, de fontes renováveis como a solar, eólica e de biomassa e
da energia nuclear.



A célula
de combustível, um dispositivo conversor de energia que pode
eficientemente capturar e usar a energia do hidrogênio, é o fator
principal que torna iso possível.




Células
 de combustível estacionárias podem ser usadas como fontes de
 abastecimento de energia para o suprimento de áreas remotas,
 distribuição de energia e cogeração (na qual o excesso de calor
 gerado durante a produção de eletricidade é aproveitado em outras
 aplicações).


Células
 de combustível podem suprir quase todos os aparelhos portáteis que
 usam pilhas, inclusive geradores portáteis.


Células
 de combustível também podem alimentar meios de transporte,
 inclusive carros, caminhões, ônibus e embarcações, assim como
 prover energia auxiliar às demais tecnologias de transportes. O
 hidrogênio pode ser, no futuro, fator de grande importância, pois
 será utilizado na substituição do petróleo.





Por que
Células de combustível?




Células
 de combustível convertem diretamente a energia química do
 hidrogênio em eletricidade. Calor e água pura são os únicos
 subprodutos.


Células
 de combustível de hidrogênio além de não poluírem, são duas a
 três vezes mais eficientes do que as tecnologias de combustão
 tradicionais. Uma usina de energia que utiliza a combustão em seus
 processos, gera eletricidade com 33 a 35% de eficiência, enquanto
 sistemas que operam com células de combustível são capazes de
 gerar eletricidade com eficientemente acima de 60% e até mais com
 cogeração de energia.


O
 motor a gasolina de um carro comum transforma a energia química da
 gasolina em energia cinética para mover o carro com menos de 20% de
 eficiência. Células de hidrogênio que usam motores elétricos o
 fazem com 40 – 60% de eficiência, correspondendo a mais 50% de
 economia no consumo de combustível se comparado a um veículo
 convencional.


Em
 adição, células de hodrogênio operam sem fazer barulho, têm
 menos partes móveis e se adequam bem a uma variedade de aplicações.
  





Como
Funcinam as Células de Combustível?



Uma célula de combustível
consiste de um eletrólito colocado entre dois eletrodos, um anodo e
um catodo. Placas bipolares em ambos os lados da célula ajudam a
distribuir gases e servem como coletores de corrente. Em uma célula
com eletrólito de membrana polimérica, hidrogênio no estado gasoso
flui através de canais para o anodo, onde um catalisador faz com que
as moléculas de hidrogênio separem-se em prótons e elétrons. A
membrana permite que somente os prótons passem por ela, enquanto são
conduzidos para o outro lado da célula, a corrente de elétrons
segue em um circuito elétrico para o catodo. Este fluxo de elétrons
é a corrente elétrica ou a eletricidade que pode ser usada para
realizar algum tipo de trabalho, como acionaor o motor de um carro,
por exemplo. 




Do outro lado da célula,
oxigênio retirado do ar, flui através dos canais para o catodo e
reage com elétrons que estão retornando, juntamente com os prótons
de hidrogênio (que passaram pela membrana) para formar água. Esta é
uma reação exotérmica, isto é gera calor que pode ser aproveitado
no exterior da célula.



Célula de hidrogênio.

 



Bipolar plate – Placa bipolar

Anode – anodo

Electrolyte – eletrólito

Cathode – catodo

Oxygen - oxigênio 


Hydrogen - hidrogênio



A energia produzida por uma
célula de combustível depende de diversos fatores, incluindo o tipo
de célula, tamanho, temperatura de operaçãoe pressão dos gases.
Uma única célula produz 1 volt ou menos – pouco até mesmo para
alimentar o menor dispositivo. Assim, para aumentar a eletricidade
gerada, as células são combinadas em séries formando uma pilha
delas ( o termo “célula de combustível” é geralmente usado no
sentido de referir-se a um pilha inteira delas, assim como a célula
individualmente).



Dependendo da aplicação, uma
célula de combustível pode conter poucas ou centenas delas. Esta
forma de combiná-las fazem das células de combustível elemento
ideal para uma série de aplicações desde laptops (50-100 watts)
até domicílios (1-5 kW), veículos (50-125 kW) e usinas de
eletricidade (1-20 MW ou mais).



O uso do hidrogênio como forma
de energia pode não só reduzir a nossa dependência do petróleo,
como também beneficiar o meio ambiente pela redução de emissões
poluentes que afetam a qualidade do nosso ar.