Uma célula de combustível é uma célula electroquímica que converte continuamente a energia química de um combustível e de um oxidante em energia eléctrica, através dum processo que envolve essencialmente um sistema eléctrodo/electrólito [Kordesch et al., 1996].
Uma célula de combustível pode converter mais do que 90% da energia contida num combustível em energia eléctrica e calor.
No ano de 1996, as células de combustível com ácido fosfórico (CCAF) apresentavam uma eficiência de conversão eléctrica de 42%, com uma elevada produção de calor [Kordesch et al., 1996].
O aumento da poluição (legislação cada vez mais exigente), as limitações nas reservas de combustíveis fósseis e a ausência de regulações no sector de distribuição de energia (perdas eléctricas, acidentes com radiações electromagnéticas, localização e custos de centrais eléctricas) são preocupações que a nível global estão a alarmar cada vez mais a humanidade.
Estas questões representam uma força motriz forte para a investigação e desenvolvimento de novas fontes de energia amigas do ambiente, altamente eficientes e com ciclos de vida renováveis.
Independentemente da escolha de combustível (hidrogénio, metanol, metano, etano, etanol) as células de combustível representam uma alternativa eficiente para a conversão de energia no futuro.
Num pequeno período de tempo, um grande número de organizações e empresas assumiram o desafio de iniciarem a comercialização de células de combustível.
Muitos aspectos importantes ligados à tecnologia das células de combustível foram discutidos, embora muitas outras áreas como, por exemplo, modelização, catálise, fabrico industrial e controlo, representam desafios adicionais à espera de serem compreendidos e solucionados.
Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as células de combustível apresentam um elevado potencial de desenvolvimento.
Em contraste, as tecnologia competidoras das células de combustível, incluindo turbinas de gás e motores de combustão interna, já atingiram um estado avançado de desenvolvimento.
Para este tipo de tecnologias são esperados no futuro pequenas melhorias, envolvendo obrigatoriamente um aumento de custos e de temperaturas de funcionamento, e por consequência um aumento das emissões poluentes de óxidos de nitrogénio.
No entanto, como foi referido na secção das desvantagens, para as células de combustível ainda existem diversos problemas importantes por resolver de maneira a lançar a tecnologia no comercio em larga escala.
No dia a dia surgem novos desenvolvimentos como, por exemplo, novas membranas de permuta protónica, melhores catalisadores, melhores desenhos das células e novos modos de funcionamento dinâmicos.
Actualmente, diversas soluções possíveis para os problemas das células de combustível estão a ser investigadas e desenvolvidas.
Neste contexto, a Engenharia Química pode assumir uma função de extrema relevância no empenho de tornar comercial uma tecnologia limpa, eficiente e renovável.
As células de combustível são consideradas uma energia de futuro e uma tecnologia muito promissora.
Apesar das expetativas a verdade é que as células de combustível apresentam vantagens e desvantagens provenientes da sua utilização e mesmo até no fabrico.
As células de combustível são usadas nos dias de hoje em centrais de produção de energia com potências reduzidas (menos de uma dezena de MW).
Ficam colocadas perto dos equipamentos consumidores, podendo assim ser consideradas uma tecnologia de geração dita distribuída.
Apostando na produção local (descentralizada) poupa-se no investimento da construção de grandes linhas de transporte de energia, na protecção destas e outros equipamentos auxiliares, bem como, na manutenção dessas infraestruturas.
Um outro aspecto de economia são os custos de exploração, uma vez que as perdas energéticas, com a produção descentralizada, são consideravelmente reduzidas em linhas, nos transformadores (elevadores e abaixadores), bem como, na quantidade de aparelhagem de protecção com diminuição do número.
O uso do hidrogénio como combustível é muito contraditório e polémico, apresentamos um resumo das vantagens e desvantagens das células de combustível conhecidas até hoje.
As vantagens das Células de Combustível
- Uma célula de combustível pode converter mais do que 90% da energia contida num combustível em energia eléctrica e calor. No ano de 1996, as células de combustível com ácido fosfórico (CCAF) apresentavam uma eficiência de conversão eléctrica de 42%, com uma elevada produção de calor;
- Centrais de produção de energia através de células de combustível podem ser implementadas junto dos pontos de fornecimento permitindo a redução dos custos de transporte e de perdas energéticas nas redes de distribuição;
- A habilidade para co-gerar calor, ou seja, para além de produzir electricidade, produz igualmente vapor de água quente;
- Devido ao facto de não possuírem partes móveis, as células de combustível apresentam maiores níveis de confiança comparativamente com os motores de combustão interna e turbinas de combustão;
- A substituição das centrais termoeléctricas convencionais que produzem electricidade a partir de combustíveis fósseis por células de combustível melhorará a qualidade do ar e reduzirá o consumo de água e a descarga de água residual;
- As emissões de uma central eléctrica de células de combustível são dez vezes menos do que as normativas ambientais mais restritas. Para além disso, as células de combustível produzem um nível muito inferior de dióxido de carbono;
- A natureza do funcionamento permite a eliminação de muitas fontes de ruídos associadas aos sistemas convencionais de produção de energia por intermédio do vapor;
- A flexibilidade no planeamento, incluindo a modulação, resulta em benefícios financeiros e estratégicos para as unidades de células de combustível e para os consumidores;
- As células de combustível podem ser desenvolvidas para funcionarem a partir de gás natural, gasolina ou outros combustíveis fáceis de obter e transportar (disponíveis a baixo custo);
- Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as células de combustível apresentam um elevado potencial de desenvolvimento.
As desvantagens das Células de Combustível
- A necessidade da utilização de metais nobres como, por exemplo, a platina que é um dos metais mais caros e raros no nosso planeta;
- O elevado custo actual em comparação com as fontes de energia convencionais;
- A elevada pureza que a corrente de alimentação hidrogénio deve ter para não contaminar o catalisador;
- Os problemas e os custos associados ao transporte e distribuição de novos combustíveis como, por exemplo, o hidrogénio;
- Os interesses económicos associados às indústrias de combustíveis fósseis e aos países industrializados.
Fonte: http://www.portal-energia.com
Nenhum comentário:
Postar um comentário