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UNIVERSIDADE PAULISTA
Engenharia Mecânica

CÉLULA COMBUSTÍVEL

NOMES:

RIBEIRÃO PRETO - SP
2012
CÉLULA COMBUSTÍVEL

1. Definição e funcionamento

As células a combustível são definidas como dispositivos eletroquímicos, capazes de gerar, através da combinação química entre os gases oxigênio e hidrogênio, energia elétrica, térmica e água. Elas também poderiam ser denominadas comopilhas a combustível.
Ao se passar eletricidade através da água é possível obter os gases hidrogênio e oxigênio, em um processo denominado de eletrólise. Consequentemente a combinação destes dois gases produz a água e libera energia. Este fenômeno da recombinação do oxigênio com o hidrogênio começou a ser estudado a 150 anos atrás por William Grove. Estudos posteriores não obtinham resultadospositivos, mas obteve sucesso nos anos 30 e a partir de 1960 a NASA começou a utiliza-la nos programas espaciais.
As células a combustível são constituídas por dois eletrodos, um positivo e outro negativo, denominados de cátodo e ânodo, respectivamente. O eletrólito tem a função de unir os dois eletrodos e é por ele que os íons resultantes do processo circulam. E finalmente por um catalisador queacelera as reações químicas que estão ocorrendo no catodo.
Uma célula a combustível de hidrogênio funciona da seguinte maneira. O hidrogênio, que no caso é o combustível, entra no anodo, onde é oxidado pelo catalisador, normalmente um catalisador de platina, havendo a ‘produção’ de dois elétrons e dois prótons de hidrogênio. Os elétrons são utilizados para produzirem corrente continua que poderáresultar em trabalho, os prótons produzidos na reação anódica são transportados através do eletrólito. No catodo há uma alimentação de hidrogênio que reage com os prótons oriundos do eletrólito e os elétrons provenientes do circuito elétrico, o produto final da reação é o vapor de água, ou simplesmente, H2O.
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Figura 1 – Processo de transformação até uma célula combustível

2. AplicaçãoSão utilizadas em pesquisa a pouco tempo, consequentemente elas ainda não tem muitas aplicações comerciais e suas aplicações ainda são bastante restritas. Como já foi citado a NASA utiliza esta celula para obtenção de energia e água em espaçonaves.
As células combustiveis podem ser utilizadas como centrais eletricas estacionárias, no Japão uma central eletrica produzida pela UTC funciona emuma cervejaria com os gases provenientes do processo de fermentação e produz cerca de 200kW.
Podem também ser utilizadas em centrais elétricas de distribuição, que são sistemas pequenos e modulares capaze de serem instalados proximos ao ponto de utilização da energia. A empresa Plug Power comercializa entre outros produtos, pequenas unidades estacionarias com celulas a combustivel com poder degeração de entre 3kW e 8kW para residencias, gerando uma redução na utilização de gás natural de até 40%.
Diversas pesquisas visam aplicar a tecnologia destas celulas para gerar energia para motores eletricos com finalidade de serem utilizados em automoveis. Uma das empresas que mais investe nesta area é a Daimler-Chrysler, como exemplo temos o F 600 HYGENIUS, modelo apresentado pela Mercedes-Bensno salão de Tóquio de 2006. O carro tem um consumo de 35km/l de hidrogênio, o carro é hibrido e possui uma bateria de litio, e conforme a necessidade acina a bateria ao invés do motor eletrico.
Uma das empresas no ramo eletrônico com mais pesquisas nesta área é a Samsung, que está desenvolvendo baterias portáteis para diversos dispositivos eletronicos utilizando células a combustível.

3.Vantagens e Desvantagens

As células a combustível apresentam grandes benefícios tais como:
* Redução da emissão de poluentes no ar, e da emissão de gases causadores do efeito estufa, como CO2 e o CH4;
* O hidrogênio não é toxico e é o elemento mais abundante do universo;
* Crescimento econômico, desenvolvimento e criação de empregos em diversas áreas;
* Uma célula de combustível...
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