Célula de combustível
No mundo atual, Célula de combustível é um tema que se tornou relevante em diversas áreas da sociedade. O seu impacto estende-se da política à vida quotidiana das pessoas, gerando debate e reflexão em torno da sua influência e consequências. Ao longo da história, Célula de combustível tem sido objeto de estudo e interesse, o que tem levado a uma análise profunda e variada das suas implicações. Neste artigo, exploraremos diferentes perspectivas e abordagens em torno de Célula de combustível, com o objetivo de compreender sua importância e escopo hoje. Através da revisão de diferentes estudos e investigações, bem como da apresentação de opiniões de especialistas, pretendemos proporcionar uma visão abrangente e enriquecedora de Célula de combustível, que contribua para o conhecimento e compreensão deste tema tão relevante nos dias de hoje.
Célula de combustível é uma célula eletroquímica que converte energia potencial de um combustível em eletricidade através de uma reação eletroquímica de eletrólise reversa. 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.
Em princípio, as células de combustível não são poluentes, visto que tem água com o produto da reação.
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. 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.
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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.
- 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. Um esboço foi publicado em 1842 pelo mesmo cientista. 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. A partir de 1965 a NASA passou a empregar células de combustível, que foram usadas nas espaçonaves do Programa Apollo e no Ônibus espacial. A primeira célula de combustível a hidrogênio para o ramo automóvel foi desenvolvida em 1991 por Roger Billings. Estudos na década de 2020, indicam que as células de combustível podem ser abastecidas com etanol (álcool combustível) utilizando o hidrogênio contido neste.
Veículos elétricos alimentados por baterias apresentam os inconvenientes da demora para recarga e baixa autonomia. Nestes veículos, a substituição das baterias por células de combustível proporciona a redução do tempo de recarga/reabastecimento e aumenta a autonomia.
Imagens
| Veículos equipados com células de combustível: | ||||
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| Protótipo Toyota FCHV | Submarino Tipo 212 | HY4 | Bonde de Oranjestad | |
Ver também
- Bateria de diamante
- Economia do hidrogênio
- Hidrogênio verde
- Li-ion
- NiCd
- NiMH
- Veículo com motor de combustão interna a hidrogênio
- Veículo movido a hidrogênio
Referências
- ↑ a b «Materiais e membranas para células de combustível». sigmaaldrich.com. Consultado em 3 de julho de 2023
- ↑ a b c «A Basic Overview of Fuel Cell Technology» (em inglês). Smithsonian Institution. 2017. Consultado em 21 de março de 2019
- ↑ Por Redação (19 de outubro de 2020). «Saiba como o hidrogênio se transforma em combustível». Além da Energia. Consultado em 3 de julho de 2023
- ↑ Mamede dos Santos, Fernando A.; Mamede dos Santos, Fernando M. (2004). «Células de Combustível». Instituto Politécnico de Viseu. Millenium. 29: 146-156. ISSN 1647-662X. Consultado em 22 de março de 2019
- ↑ «Mr. W. R. Grove on a new Voltaic Combination». The London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. 1838. Consultado em 2 de outubro de 2013
- ↑ Grove, William Robert (1839). «On Voltaic Series and the Combination of Gases by Platinum». Philosophical Magazine and Journal of Science. XIV (86–87): 127–130. doi:10.1080/14786443908649684
- ↑ Grove, William Robert (1842). «On a Gaseous Voltaic Battery». Philosophical Magazine and Journal of Science. XXI (140): 417–420. doi:10.1080/14786444208621600
- ↑ Larminie, James; Dicks, Andrew. Fuel Cell Systems Explained (PDF).
- ↑ «Collecting the History of Proton Exchange Membrane Fuel Cells»
- ↑ a b c Mattos, Mariana (21 de abril de 2022). «Veículos elétricos: baterias ou células a combustível?». Brasil Energia. Consultado em 9 de julho de 2023
- ↑ «Fuel Cells: Powering Spaceflight since 1965». Horizon Educational (em inglês). Consultado em 9 de julho de 2023
- ↑ «Spotlight on Dr. Roger Billings». Computer Technology Review. Consultado em 21 de setembro de 2015
- ↑ Garcia, Rafael H.L. (15 de junho de 2021). «IPEN/CNEN e Nissan renovam parceria para lançar célula a combustível a etanol no Brasil». IPEN. Consultado em 17 de outubro de 2022
- ↑ Palazi, Ana Paula (29 de julho de 2022). «Carro elétrico movido a etanol». Jornal da UNICAMP. Consultado em 17 de outubro de 2022
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
