Projetos de engenharia eletrica

ENERGIA DO FUTURO: CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL

O QUE SÃO CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL?

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].

COMO FUNCIONAM?

Todas as células de combustível são constituídas por dois eléctrodos, um positivo e outro negativo, designados por, cátodo e ânodo, respectivamente [Larminie, 2002]. Igualmente, todas as células têm um electrólito, que tem a função de transportar os iões produzidos no ânodo, ou no cátodo, para o eléctrodo contrário, e um catalisador, que acelera as reacções electroquímicas nos eléctrodos.

A modo de exemplo, utilizando o hidrogénio como combustível e o oxigénio como oxidante, as reacções no ânodo e cátodo na célula de combustível são as seguintes, respectivamente:

hidrogénio (combustível) é alimentado ao ânodo da célula de combustível (ver figura), onde é oxidado no catalisador de platina (camada difusiva/catalítica), havendo a produção de dois electrões e dois protões hidrogénio, H+ (reacção ânodo). De seguida, os electrões produzidos pela reacção de oxidação do hidrogénio são transportados através de um circuito eléctrico e utilizados para produzirem trabalho (corrente contínua). Por sua vez, os protões produzidos na reacção anódica são transportados do ânodo para o cátodo, através do electrólito (no centro da célula). No cátodo, o oxigénio é alimentado e reage com os protões transportados através do electrólito e com os electrões provenientes do circuito eléctrico (reacção cátodo). O produto