Celulas de Combustiveis.docx

7/28/2019 Celulas de Combustiveis.docx

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PROFESSORPAULO CESAR PORTAL DE ESTUDOS EM QU

C LULA COMBUST VEL

Meios de transporte: DaimlerChrysler NECAR 5 - Prottipo lanado em Novembrode 2000. Alcana uma velocidade mxima de 150 km/hr e apresenta uma autonomia

de 450 km.

Sistemas estacionrios: Central eltrica desenvolvida pela empresa BallardGeneration Systems. Esta central utiliza clulas de combustvel com membrana de

permuta protnica e produz uma potncia mxima de 250 kW
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Sistemas Portteis: Unidade porttil que produz uma potncia de 50 Watts e um

potencial de 12 Volts. Pesa cerca de 3 kg e pode ser utilizada para alimentar rdios,cmaras de vdeo, sensores e transmissores

O Que So?

Uma clula de combustvel uma clula eletroqumica que convertecontinuamente a energia qumica de um combustvel e de umoxidante em energia elctrica, atravs dum processo que envolveessencialmente um sistema eltrodo/eletrlito [Kordesch et al.,1996].

Uma clula de combustvel pode converter mais do que 90% daenergia contida num combustvel em energia eltrica e calor. No anode 1996, as clulas de combustvel com cido fosfrico (CCAF)apresentavam uma eficincia de converso eltrica de 42%, com umaelevada produo de calor [Kordesch et al., 1996.


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Como Funcionam

Todas as clulas de combustvel so constitudas por dois eltrodos,um positivo e outro negativo, designados por, ctodo e nodo,respectivamente [Larminie, 2002]. Igualmente, todas as clulas tmum eletrlito, que tem a funo de transportar os ons produzidos nonodo, ou no ctodo, para o eletrodo contrrio, e um catalisador, queacelera as reaes eletroqumicas nos eletrodos.

A modo de exemplo, utilizando o hidrognio como combustvel e ooxignio como oxidante, as reaes no nodo e ctodo na clula decombustvel so as seguintes, respectivamente:

nodo: H2(g) 2 H+(aq) + 2 e-Ctodo: 1/2 O2(g) + 2 H

+(aq) + 2 e- H2O(g)O hidrognio (combustvel) alimentado ao nodo da clula decombustvel (ver figura), onde oxidado no catalisador de platina(camada difusiva/cataltica), havendo a produo de dois eltrons edois prtons hidrognio, H+ (reao nodo). De seguida, os eltronsproduzidos pela reao de oxidao do hidrognio so transportadosatravs de um circuito eltrico e utilizados para produzirem trabalho(corrente contnua). Por sua vez, os prtons produzidos na reao

andica so transportados do nodo para o ctodo, atravs doeletrlito (no centro da clula). No ctodo, o oxignio alimentado ereage com os prtons transportados atravs do eletrlito e com os


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eltrons provenientes do circuito eltrico (reao ctodo). O produtofinal da reao que ocorre no ctodo o vapor de gua.

Noutro tipo distinto de clulas de combustvel, o oxignio reduzido

pelos eltrons do circuito eltrico no ctodo e, de seguida, o seu ontransfere-se atravs do eletrlito para o nodo, onde se combina comos ons hidrognio.

A seleo do eletrlito de extrema importncia, visto que este devepermitir somente a transferncia de ons do nodo para o ctodo, ouvice-versa [Cappadonia et al., 2000]. Se os eltrons ou outrassubstncias transferirem-se atravs do eletrlito do nodo para octodo, ou vice-versa, a performance global da clula de combustvelfica seriamente afetada. Por sua vez, de maneira a obter-se ofuncionamento mais eficiente possvel de uma clula de combustvel,

os eltrodos devem ter elevadas reas de contacto e o eletrlito deveter uma espessura reduzida [Larminie, 2002]. Um eletrlito comumnas clulas de combustvel um cido, com ons H+ mveis.

Na prtica, cadauma das clulas decombustvel podeproduzir umadiferena depotencial inferior ou

igual a 1 V. Istosignifica que para seobterem nveis teisde potncia eltricatm de se associardiversas clulas decombustvel emsrie (pilha). Destemodo, um sistema

de clulas de combustvel apresenta a vantagem de ser modular e, porisso, tem a possibilidade de ser construdo para uma ampla gama de

potncias eltricas, podendo ir dos mWatts at aos MWatts [Kordeschet al., 1996].

As clulas de combustvel so interligadas entre si por pratos bipolares(ver figura). Estes pratos devem ser bons condutores de eletricidade,e ter canais ao longo da sua superfcie, de maneira a possibilitar oescoamento do combustvel no nodo e do ar ou oxignio no ctodo.Ao mesmo tempo, estes devem permitir um bom contacto eltricocom os eltrodos, ser o menos espesso possvel e de fabrico barato.Um requisito adicional o de evitar as fugas de reagentes[Cappadonia et al., 2000].

O desenho e o fabrico das conexes entre as clulas de combustvel de extrema importncia para o sistema, e contribui em grande parte


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para o custo da pilha [Thomas et al., 1999].

Tipos de Clulas

Muitos dos requisitos apresentados pelos sistemas eltricosconvencionais implicam desafios tcnicos especficos para as clulasde combustvel. Por exemplo, de maneira a ter uma maiorflexibilidade em relao ao combustvel e melhor utilizao do calorproduzido, uma clula de combustvel dever funcionar atemperaturas elevadas. De maneira a responder aos diversos desafiostcnicos, os investigadores desenvolveram diferentes tipos de clulasde combustvel.

Os diferentes tipos de clulas de combustvel so osseguintes:

Clulas de combustvel com membrana de permutaprotnica (CCMPP)

A clula de combustvel com membrana de permuta protnicaapresenta a vantagem da sua simplicidade de funcionamento. O

eletrlito nesta clula de combustvel uma membrana de permutainica (polmero cido sulfnico fluorizado ou outro polmero similar)que boa condutora de prtons do nodo para o ctodo. Por sua vez,o combustvel utilizado o hidrognio com elevado grau de pureza[Kordesch et al., 1996].

O nico lquido naclula a gua e,devido a esse fato,os problemas decorroso so

mnimos[Cappadonia et al.,2000]. A presenada gua lquida naclula de extremaimportncia porquea membrana depermuta protnicadeve ser mantidahidratada durante o

funcionamento daclula decombustvel. Devido


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s limitaes apresentadas em relao temperatura, impostas pelopolmero da membrana e pela necessria da hidratao da membrana,esta clula de combustvel funciona para temperaturas, usualmente,inferiores a 100 C [Cappadonia et al., 2000]. Sendo assim, as

velocidade de reao reduzidas so compensadas pela utilizao decatalisadores e eletrodos sofisticados. O catalisador utilizado aplatina e desenvolvimentos recentes permitiram a utilizao depequenas quantidades de catalisador, sendo o custo da platina umapequena parte no preo total da CCMPP.

Para alm do hidrognio como combustvel, as clulas de combustvelCCMPP podem funcionar com combustveis alternativos (clulas decombustvel indiretas), desde que estes sejam previamenteconvertidos em hidrognio. Os combustveis utilizados CCMPPindiretas podem ser, por exemplo, metanol, etanol, metano, propano,

etc..

Uma variante importante da CCMPP a clula de combustvel comalimentao directa de metanol (CCDM). Como combustvel, ometanol tem diversas vantagens em relao ao hidrognio para almde ser lquido temperatura ambiente, este pode ser facilmentetransportado e armazenado [Hirschenhofer et al., 1998]. Os principaisproblemas das CCDM so o sobrepotencial eletroqumico no nodo, oque torna a clula menos eficiente, e o fato do metanol difundiratravs da membrana de permuta protnica (MPP) do nodo para o

ctodo. No entanto, no presente, os investigadores desta tecnologiaesto a alcanar progressos importantes que resolvem parcialmenteestes problemas, tornando este tipo de clulas de combustvelpotencialmente til para ser utilizado em equipamentos eltricosportteis e, igualmente, em meios de transporte [Larminie, 2002].

Reaes CCMPP Reaes CCDMnodo: H2(g) 2 H

+(aq) + 2 e-Ctodo: 1/2 O2(g) + 2 H

+(aq) + 2 e- H2O(l) nodo: CH3OH(aq) + H2 Ctodo: 6 H+(aq) + 6 e-

Clulas de combustvel alcalinas (CCA)


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Nas clulas decombustvel

alcalinas, oeletrlito utilizado uma soluoconcentrada de KOH(85 %peso) paratemperaturaselevadas (~ 250 C)e menosconcentrada (35 50 %peso) paratemperaturas

interiores (< 120 C)[Larminie, 2002]. Aspilhas CCA

utilizadas no programa Apollo da NASA utilizavam uma soluo de KOHcom 85 %peso e funcionavam temperatura de 250 C [Kordesch etal., 1996].

O problema das velocidades de reao baixas (baixas temperaturas) superado com a utilizao de eltrodos porosos, com platinaimpregnada, e com a utilizao de presses elevadas. Neste tipo declulas de combustvel, a reduo do oxignio no ctodo mais rpidaem eletrlitos alcalinos, comparativamente com os cidos e, devido aisso, existe a possibilidade da utilizao de metais no nobres nestetipo de clulas [Larminie, 2002]. As principais desvantagens destatecnologia so o fato dos eletrlitos alcalinos (p. ex. NaOH e KOH)dissolverem o CO2 e a circulao do eletrlito na clula, tornando ofuncionamento desta mais complexo [Larminie, 2002]. No entanto oeletrlito apresenta custos reduzidos.

Reaes CCAnodo: H2(g) + 2 OH

-(aq) 2 H2O(l) + 2 e-

Ctodo: 1/2 O2(g) + H2O(l) + 2 e- 2 OH-(aq)

Clulas de combustvel cido fosfricas (CCAF)

As clulas de combustvel cido fosfricas foram as primeiras a serproduzidas comercialmente e apresentam uma ampla aplicao a

nvel mundial. Muitas unidades de 200 kW, produzidas pela empresaInternational Fuel Cells Corporation esto instaladas nos EstadosUnidos e na Europa [Larminie, 2002].


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Neste tipo declulas decombustvel, oeletrlito utilizado

o cido fosfrico a~100%, funcionandoa temperaturasentre 160 C e 220C. Paratemperaturasbaixas, o cidofosfrico um maucondutor inico e oenvenenamento daplatina pelo CO no

nodo torna-se maissevero.

A estabilidade relativa do cido fosfrico elevada em comparaocom outros cidos comuns e, consequentemente, a clula decombustvel CCAF pode produzir energia eltrica a temperaturaselevadas (220C). Para alm disso, a utilizao de um cidoconcentrado (~100 %) minimiza a presso de vapor da gua,facilitando a gesto da gua na clula. O suporte utilizadouniversalmente para o cido o carboneto de silicone e o

eletrocatalisador utilizado no nodo e ctodo a platina [Kordesch etal., 1996].

O problema do armazenamento do hidrognio pode ser resolvido pelatransformao do metano em hidrognio e dixido de carbono, mas oequipamento necessrio para esta operao acrescenta clula custosconsiderveis, maior complexidade, e tamanho superior [Larminie,2002]. No entanto, estes sistemas apresentam as vantagens associadas simplicidade de funcionamento da tecnologia das clulas decombustvel, disponibilizando um sistema de produo de energiaeltrica seguro e que envolve baixos custos de manuteno. Alguns

destes sistemas funcionaram continuamente durante diversos anossem qualquer necessidade de manuteno ou interveno humana[Larminie, 2002].

Reaes CCAFnodo: H2(g) 2 H

+(aq) + 2 e-Ctodo: 1/2 O2(g) + 2 H

+(aq) + 2 e- H2O(l)

Clulas de combustvel de carbonato fundido (CCCF)


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A clula decombustvel decarbonato fundidoutiliza comoeletrlito umacombinao decarbonatos alcalinos(Na, K, Li), que soestabilizados numsuporte de LiAlO2.

Este tipo de clulasde combustvelfunciona na gama

de temperaturas entre 600 e 700 C, para as quais os carbonatosalcalinos formam um sal altamente condutor de ons (on carbonato).Para temperaturas elevadas pode-se utilizar o nquel como catalisadorno nodo e xido de nquel no ctodo, no sendo necessria autilizao de metais nobres [Hirschenhofer et al., 1998].

Devido s temperaturas elevadas de operao, neste tipo de sistema

pode utilizar-se diretamente gs natural, no havendo a necessidadeda utilizao de reformadores externos. No entanto, estasimplicidade contraposta pela natureza do eletrlito, uma misturaquente e corrosiva de ltio, potssio e carbonatos de sdio.

Reaes CCCFnodo: H2(g) + CO3

- H2O(g) + CO2(g) + 2 e-

Ctodo: 1/2 O2(g) + CO2(g) + 2 e- CO3

2-

Clulas de combustvel de xido slido (CCOS)


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As clulas decombustvel dexido slido

funcionam na gamade temperaturasentre os 600 e os1000 C,possibilitando assimvelocidades dereao elevadassem a utilizao decatalisadores nobres[Hirschenhofer etal., 1998]. O

eletrlito utilizadoneste tipo de clula um metal xido,

slido e no poroso, usualmente Y2O3-estabilizado em ZrO2. Na gamade temperaturas elevadas de funcionamento, os ons de oxignio sotransportados do nodo para o ctodo.

O metano pode ser utilizado diretamente, no sendo necessria autilizao de uma unidade de reformao externa [Larminie, 2002].No entanto, os materiais cermicos que constituem estas clulas

acarretam dificuldades adicionais na sua utilizao, envolvendo custosde fabrico elevados e sendo necessrios muitos equipamentos extrapara que a clula produza energia eltrica. Este sistema extra englobao de pr aquecimento do combustvel e do ar, e o sistema dearrefecimento. Apesar de funcionar a temperaturas superiores a 1000C, o eletrlito da CCOS mantm-se permanentemente no estadoslido. Tipicamente o nodo Co-ZrO2 ou Ni-ZrO2 e o ctodo Sr-LaMnO3 [Kordesch et al., 1996].

Reaes CCOSnodo: H2(g) + O - H2O(l) + 2 e-Ctodo: 1/2 O2(g) + 2 e

- O2-

VANTAGENS E DESVANTAGENSAs vantagens das clulas de combustvel so:

Uma clula de combustvel pode converter mais do que 90% daenergia contida num combustvel em energia eltrica e calor (no hdependncia do ciclo de Carnot). No ano de 1996, as clulas de


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combustvel com cido fosfrico (CCAF) apresentavam umaeficincia de converso eltrica de 42%, com uma elevada produode calor [Kordesch et al., 1996].Centrais de produo de energia atravs de clulas de combustvel

podem ser implementadas junto dos pontos de fornecimentopermitindo a reduo dos custos de transporte e de perdasenergticas nas redes de distribuio [Hirschenhofer et al., 1998].A habilidade para co-gerar calor, ou seja, para alm de produzireletricidade, produz igualmente vapor de gua quente [Kordesch etal., 1996].Devido ao fato de no possurem partes mveis, as clulas decombustvel apresentam maiores nveis de confianacomparativamente com os motores de combusto interna e turbinasde combusto. Estas no sofrem paragens bruscas devido ao atritoou falhas das partes mveis durante a operao.A substituio das centrais termoeltricas convencionais queproduzem eletricidade a partir de combustveis fsseis por clulasde combustvel melhorar a qualidade do ar e reduzir o consumode gua e a descarga de gua residual [Kordesch et al., 1996].As emisses de uma central eltrica de clulas de combustvel sodez vezes menos do que as normativas ambientais mais restritas.Para alm disso, as clulas de combustvel produzem um nvel muitoinferior de dixido de carbono.A natureza do funcionamento permite a eliminao de muitas fontesde rudos associadas aos sistemas convencionais de produo de

energia por intermdio do vapor.

A flexibilidade no planejamento, incluindo a modulao, resulta embenefcios financeiros e estratgicos para as unidades de clulas decombustvel e para os consumidores.As clulas de combustvel podem ser desenvolvidas parafuncionarem a partir de gs natural, gasolina ou outros combustveisfceis de obter e transportar (disponveis a baixo custo). Umreformador qumico que produz hidrognio enriquecido possibilita autilizao de vrios combustveis gasosos ou lquidos, com baixo teorde enxofre [Kordesch et al., 1996].Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as clulas de

combustvel apresentam um elevado potencial de desenvolvimento.Em contraste, as tecnologia competidoras das clulas decombustvel, incluindo turbinas de gs e motores de combustointerna, j atingiram um estado avanado de desenvolvimento.

As desvantagens so:

A necessidade da utilizao de metais nobres como, por exemplo, aplatina que um dos metais mais caros e raros no nosso planeta.O elevado custo atual em comparao com as fontes de energiaconvencionais.A elevada pureza que a corrente de alimentao hidrognio deve terpara no contaminar o catalisador.Os problemas e os custos associados ao transporte e distribuio de


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novos combustveis como, por exemplo, o hidrognio.Os interesses econmicos associados s indstrias de combustveisfsseis e aos pases industrializados.

APLICAES

As aplicaes mais importantes para as clulas de combustvel so ascentrais de produo de eletricidade estacionrias e de distribuio,veculos eltricos motorizados e equipamentos eltricos portteis[Hirschenhofer et al., 1998].

I. Centrais eltricas estacionrias

Uma das caractersticas das clulas de combustvel o fato dotamanho exercer praticamente nenhuma influncia sobre a eficincia.Isto significa que podem ser desenvolvidas centrais de produoeltrica pequenas, com elevadas eficincias, evitando os custosexcessivos envolvidos no desenvolvimento da centrais eltricasconvencionais [Hirschenhofer et al., 1998].

Como resultado deste

fato, inicialmente, ascentrais eltricas comclulas decombustvel foramdesenvolvidas paraproduzirem potnciasna gama dos kW ataos MW.Assim que estasunidades sejamcomercializadas e a

diminuio dos preosseja alcanada, as clulas de combustvel podem passar a serutilizadas em centrais estacionrias de produo de eletricidadedevido sua elevada eficincia [Hirschenhofer et al., 1998].

Um exemplo prtico pode ser uma central eltrica a clulas decombustvel produzida pela empresa UTC (ver figura). Esta centralest instalada numa cervejeira japonesa (Asahi Brewery) e produzenergia eltrica a partir de gases residuais do processo defermentao. A potncia mxima que produz de 200 kW.


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II. Centrais eltricas de distribuio

As centrais eltricas de distribuio com clulas de combustvel so

sistemas pequenos e modulares que apresentam a possibilidade deserem implementadas nas proximidades do ponto de utilizao. Osistema tpico produz uma potncia eltrica inferior a 30 MW,envolvendo emisses de poluentes consideradas desprezveis,comparativamente com os sistemas tradicionais de combusto[Hirschenhofer et al., 1998]

Sendo uma tecnologia recente, nos momentos iniciais dedesenvolvimento esta envolvia custos elevados. No entanto, naatualidade os custos envolvidos so cada vez menores devido aocrescente aumento da capacidade de produo. Alis, para este tipode sistemas, os custos so praticamente insensveis em relao aotamanho. Isto torna-os ideais para uma grande diversidade deaplicaes onde podem ser utilizados para terem conformidade comas necessidades do consumidor [Hirschenhofer et al., 1998].

Os sistemas de clulas de combustvel apresentam tambm avantagem de emitirem baixos nveis de rudo. Esta qualidadepossibilita a sua colocao junto dos pontos de consumo de energiaeltrica. Estes sistema apresentam igualmente eficincias superiorescomparativamente com outros sistemas convencionais. A eficincia

pode ainda ser aumentada com a utilizao de um sistema deaproveitamento do calor libertado pela gua residual produzida. Destaforma, pode utilizar-se um sistema combinado de produo de calor ede potncia eltrica [Kordesch et al., 1996].

A primeira geraode clulas decombustvel de cidofosfrico j foramcomercializadas comum sucesso relativo.

Por sua vez, esperado que asegunda gerao declulas decombustvel venha aser apresentada nodecorrer do ano de2002. No presenteesto a realizar-sediversos esforos de investigao para desenvolverem-se novosmateriais cermicos e melhorar diferentes tcnicas de fabrico demaneira a reduzir os custos de produo [Kordesch et al., 1996].

Na actualidade, a empresa H Power comercializa a unidade


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estacionria RCU 1-10 kW AC (ver figura). Este sistema de produode energia elctrica utiliza clulas de combustvel com membrana depermuta protnica (CCMPP). Os combustveis utilizados podem ser ogs natural e o propano. Esta unidade capaz de produzir uma

potncia elctrica na gama dos 3 a 10 kW. A unidade dispe de ummodulo adicional de recuperao de calor de maneira a produzir guaquente para sistemas de aquecimento central.

III. Veculos eltricos motorizados

Nos ltimos anos da dcada de 1980 passou a existir um interessecrescente no desenvolvimento de clulas de combustvel parautilizao em veculos motorizados ligeiros e pesados [Kordesch et al.,1996]. O principal interesse deste desenvolvimento a necessidade demeios de transporte menos poluentes e eficientes. Um veculomotorizado que utilize o hidrognio como combustvel no emitequalquer poluente para a atmosfera. Com outros combustveis, osistema de clulas de combustvel utiliza um processador paraconverter esses mesmos combustveis em hidrognio, possibilitandoum poder de trao eltrico eficiente e com uma emissopraticamente desprezvel de gases associados s chuvas cidas e

efeito de estufa.

Para alm dos aspectoscitados anteriormente, osveculos que utilizamclulas de combustvelapresentam as vantagensde disponibilizaremeletricidade extra paracomponentes do automvele de envolverem baixos

custos de manutenodevido ao fato de terempoucas partes emmovimento. A investigaoe o desenvolvimento datecnologia das clulas decombustvel aplicada aos veculos motorizados financiada pelogovernos do Norte da Amrica, Europa e Japo, assim como, pelasprincipais construtoras mundiais de automveis [Hirschenhofer et al.,1998].

Recentemente, a maior atividade no desenvolvimento de clulas decombustvel para meios de transporte foi focada nas clulas decombustvel com membrana de permuta protnica (CCMPP).


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Em 1993, a empresa Ballard Power Systems apresentou um autocarrocom 10 metros de comprimento com um sistema de 120 kW (verfigura), seguido de um sistema de 200 kW, com 12 metros, em 1995[Hirschenhofer et al., 1998]. Estes autocarros utilizam o hidrognio

como combustvel (veculos com emisses zero).

Em colaborao com a Ballard, a Daimler-Chrysler construiu uma sriede veculos motorizados ligeiros que utilizam clulas de combustveldo tipo CCMPP (ver figura). Estes veculos foram intitulados pela

abreviatura NECAR (NonEmission Car).

A primeira gerao destesveculos, NECAR 1 e 2, foialimentada a hidrognio.

Por sua vez, o NECAR 3(modelo classe A)introduziu a utilizao dometanol como fonte dehidrognio (utilizao dereformador). De seguida,em 1999, com o NECAR 4

foi adotado novamente o hidrognio como combustvel direto dasCCMPP. Mais recentemente, em Novembro de 2000, a Daimler-Chrysler apresentou o modelo mais recente da famlia NECAR, o

NECAR 5. Este automvel adotou novamente o metanol lquido comofonte de hidrognio. A velocidade mxima deste veculo de 150km/hr e apresenta uma autonomia de ~480 km. Comparativamentecom o NECAR 3, o sistema de clulas de combustvel da verso 5 50%mais eficiente, tem metade do tamanho e pesa menos 300 kg.

No ano de 2004, a Daimler-Crysler planeia introduzir no mercado osautomveis eltricos movidos a clulas de combustvel. At essa data,os engenheiros da empresa iro focar os seus esforos na otimizaoda confiana do sistema de conduo e na reduo dos custos. Naopinio dos engenheiros da Daimler-Crysler, o futuro da aplicao das

clulas de combustvel em meios de transporte passa pelodesenvolvimento da tecnologia CCDM. Desta maneira, o sistema deproduo de eletricidade simplificado porque no existe anecessidade da utilizao de reformadores para a produo dehidrognio a partir do metanol.

Outros construtores de automveis, incluindo a General Motors,Volkswagen, Volvo, Honda, Nissan, Toyota e Ford, anunciaramigualmente planos para o desenvolvimento de prottipos que utilizamclulas de combustvel com membrana de permuta protnica e soalimentados a hidrognio, metanol ou gasolina [Hirschenhofer et al.,

1998].


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IV. Equipamentos eltricos portteis

O tipo de clulas de combustvel mais utilizadas em equipamentosportteis so as clulas de combustvel alcalinas e com membrana de

permuta protnica. Isto porque estes tipos de clulas so aquelas queapresentam uma maior independncia da performance em relao aotamanho. Os combustveis com maior potencialidade de utilizao soo metanol e o etanol, devido sua facilidade de armazenamento e deabastecimento[Hirschenhofer et al., 1998].

Estas miniaturas de clulasde combustvel, quandodisponveis no mercado, iropossibilitar aos consumidoresa utilizao de telemveisdurante um ms sem anecessidade de recargaeltrica. As clulas decombustvel iro revolucionaro mundo da energia porttil,fornecendo energia duranteperodos de tempo muitomais alargados acomputadores portteis e

equipamentos eletrnicos. Outras aplicaes para clulas decombustvel em miniatura so as cmaras de vdeo, agendaseletrnicas, televisores portteis, leitores de DVD e todos os outrosequipamentos portteis que utilizam energia eltrica [Hirschenhoferet al., 1998].

Recentemente, o Instituto de Tecnologia Avanada da empresaSamsung desenvolveu uma clula de combustvel que pode serutilizada num telemvel. Esta trata-se de uma clula de combustvelcom alimentao direta de metanol (CCDM) que produz umadensidade de potncia de 32 mW/cm2. O tamanho desta igual ao de

um carto de crdito e a temperatura de funcionamento de 20 C. Atransferncia de metanol atravs da MPP foi reduzida em 30%,resultando num aumento da densidade de potncia para 180mW/cm2 a 80 C, 100 mW/cm2 a 30 C e 32 mW/cm2 a 20 C. Aempresa ir comercializar esta clula de combustvel em 2004 ou2005.

QUE FUTURO?

O aumento da poluio (legislao cada vez mais exigente), aslimitaes nas reservas de combustveis fsseis e a ausncia de


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regulaes no setor de distribuio de energia (perdas eltricas,acidentes com radiaes eletromagnticas, localizao e custos decentrais eltricas) so preocupaes que a nvel global esto aalarmar cada vez mais a humanidade. Estas questes representam

uma fora motriz forte para a investigao e desenvolvimento denovas fontes de energia amigas do ambiente, altamente eficientes ecom ciclos de vida renovveis.

Independentemente da escolhade combustvel (hidrognio,metanol, metano, etano,etanol) as clulas decombustvel representam umaalternativa eficiente para aconverso de energia no

futuro. Num pequeno perodode tempo, um grande nmerode organizaes e empresasassumiram o desafio deiniciarem a comercializao declulas de combustvel. Muitosaspectos importantes ligados tecnologia das clulas de combustvel foram discutidos, emboramuitas outras reas como, por exemplo, modelizao, catlise,fabrico industrial e controlo, representam desafios adicionais espera

de serem compreendidos e solucionados.

Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as clulas decombustvel apresentam um elevado potencial de desenvolvimento.Em contraste, as tecnologia competidoras das clulas de combustvel,incluindo turbinas de gs e motores de combusto interna, j

atingiram um estado avanado dedesenvolvimento.

Para este tipo de tecnologias soesperados no futuro pequenas

melhorias, envolvendoobrigatoriamente um aumento decustos e de temperaturas defuncionamento, e porconsequncia um aumento dasemisses poluentes de xidos denitrognio.

No entanto, como foi referido naseo das desvantagens, para asclulas de combustvel ainda

existem diversos problemasimportantes por resolver de maneira a lanar a tecnologia nocomercio em larga escala. No dia a dia surgem novos


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desenvolvimentos como, por exemplo, novas membranas de permutaprotnica, melhores catalisadores, melhores desenhos das clulas enovos modos de funcionamento dinmicos. Atualmente, diversassolues possveis para os problemas das clulas de combustvel esto

a ser investigadas e desenvolvidas. Neste contexto, a EngenhariaQumica pode assumir uma funo de extrema relevncia no empenhode tornar comercial uma tecnologia limpa, eficiente e renovvel.O planeta e o Homem agradecem!

NOVIDADES

Meios de Transporte

A Nissan planeia iniciar a comercializao de automveis comclulas de combustvel em 2003No prximo ano, a empresa Nissan Motor Co Ltd. planeia vender o seuprimeiro automvel com clulas de combustvel, antecipando o planooriginal de incio de comercializao em 2005. A Nissan est acolaborar com o seu parceiro Renault SA (RENA) de Frana nodesenvolvimento das clulas de combustvel.maisinformaes(Fonte:Fuel Cells 2000)

Sistemas estacionrios

A empresa Plug Power lanou o novo sistema GenSys5CA Plug Power Inc. acabou de lanar o GenSys5C, um novo sistema declulas de combustvel que combina a gerao de calor com potncia,no Town Hall em Babylon, N.Y. A unidade Plug Power GenSys5Cproduz calor suplementar e electricidade, e capaz de gerar 5kW depotncia e 9kW de calor. Esta unidade tem disponibilidade imediata,com um perodo de tempo encomenda-entrega de 8 a 10semanas.mais informaes(Fonte:Fuel Cells 2000)

A General Motors planeia vender Back-up Power SystemsA General Motors Corp. planeia ter um prottipo de uma centralelctrica estacionrio com clulas de combustvel para aplicao emsistemas de recuperao de energia e o seu primeiro cliente em 2004.Clientes como hospitais, redes de telemveis e centros deprocessamento de cartes de crdito pagam centenas de dlares porkWhora para disporem de corrente elctrica contnua. Estedesenvolvimento permitir tambm o melhoria das clulas de

combustvel que, para meados do final da dcada, iro ser aplicadas aveculos automveis.mais informaes(Fonte:Fuel Cells 2000)
http://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRYhttp://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRYhttp://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRYhttp://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRYhttp://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://biz.yahoo.com/prnews/020723/chtu023_1.htmlhttp://biz.yahoo.com/prnews/020723/chtu023_1.htmlhttp://biz.yahoo.com/prnews/020723/chtu023_1.htmlhttp://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://biz.yahoo.com/rb/020729/autos_gm_fuelcells_1.htmlhttp://biz.yahoo.com/rb/020729/autos_gm_fuelcells_1.htmlhttp://biz.yahoo.com/rb/020729/autos_gm_fuelcells_1.htmlhttp://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://biz.yahoo.com/rb/020729/autos_gm_fuelcells_1.htmlhttp://www.fuelcells.org/http://biz.yahoo.com/prnews/020723/chtu023_1.htmlhttp://www.fuelcells.org/http://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRYhttp://money.iwon.com/jsp/nw/nwdt_rt.jsp?section=news&news_id=reu-t301909-u1&feed=reu&date=20020730&cat=INDUSTRY


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Sistemas portteis

A empresa GES apresentou um novo sistema CCDM

A Giner Electrochemical Systems (GES) apresentou um novo sistemade clulas de combustvel com alimentao directa de metanol(CCDM), que utiliza uma soluo aquosa de metanol para alimentarmetanol e vapor de gua ao nodo. A quantidade de gua na correntede sada do ctodo significativamente menor do que a da CCDMconvencional (metanol lquido).mais informaes(Fonte:Fuel Cells2000)

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Livros

Hirschenhofer, J. H.; Stauffer, D. B.; Engleman ,R. R.; Klett, M. G.,"Fuel Cell Handbook", 4th ed., Parsons Corporation, (1998)Kordesch, K.; Simader, G., "Fuel Cells and their applications", VCHPublishers, (1996)Thomas, S.; Zalbowitz, M., "Fuel Cells : Green Power", Los AlamosNational Laboratory, (1999)

Artigos Cientficos

Brown, L., "This year may be second warmest on record", EarthPolicy Institute, (2001)Cappadonia, M.; Stimming, U.; Kordesch, K.; Oliveira, J. C., "FuelCells", Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley &Sons, Inc., (2000)Larminie, J., "Fuel Cells", Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology, John Wiley & Sons, Inc., (2002)Schmidt, R., "Discovering the principle of the fuel cell at home or inschool", FUELCELLKIT, (2000)St-Pierre, J.; Wilkinson, D., "Fuel Cells: a New, Efficient and CleanerPower Source", AIChE Journal, 47, 7,(2001)
http://www.ginerinc.com/http://www.ginerinc.com/http://www.ginerinc.com/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.fuelcells.org/http://www.ginerinc.com/

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Celulas de Combustiveis.docx