Ambiente Energia

Funcionamento

Conteúdo de Célula a Combustível

Envie para um amigo

Célula a Combustível (Fuel Cell) é uma tecnologia que utiliza a combinação química entre oxigênio e hidrogênio para gerar energia elétrica, energia térmica (calor) - e água. Além das várias tecnologias existentes para combinar esses dois elementos, existem várias fontes de hidrogênio a serem utilizadas pelas CaCs, tais como a gasolina, o gás natural, o óleo diesel, o etanol (álcool), o metanol, o lixo urbano e rural, a água, entre outros, onde se pode extrair e utilizar o hidrogênio para reagir com o oxigênio do ar.

As diferentes tecnologias de célula a combustível têm basicamente o mesmo princípio. São compostas por dois eletrodos porosos: o ânodo (terminal negativo) e o cátodo (terminal positivo), cada um revestido num dos lados por uma camada de catalisador de platina ou níquel, e separados por um eletrólito (material impermeável que permite movimento aos íons positivos – prótons - entre os eletrodos).

Dentro da Célula a Combustível


q

Ânodo
O terminal negativo - ânodo - tem canais de fluxo que distribuem o gás hidrogênio sobre a superfície do catalisador.

Catalisador
Uma fina camada de catalisador recobre o eletrólito ou membrana. O catalisador é um metal, normalmente platina ou níquel, que acelera as reações químicas entre o oxigênio e o hidrogênio.

Membrana ou Eletrólito
Algumas células utilizam eletrólitos líquidos e outras sólidas, como as membranas plásticas de troca de prótons para conduzirem cargas positivas, os prótons. Somente as cargas positivas atravessam o eletrólito, os elétrons não.

Cátodo
O terminal negativo - ânodo - tem canais de fluxo que distribuem o gás hidrogênio sobre a superfície do catalisador, e remove a água produzida durante a reação.

 

q

 

Dentro da célula a combustível, o gás hidrogênio pressurizado é bombeado para o terminal negativo, o ânodo. O gás é forçado a atravessar o catalisador.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

Quando a molécula de hidrogênio entra em contato com o catalisador, ela se separa em dois íons de hidrogênio (H+) e dois elétrons (e-).


Os elétrons (e-) são conduzidos através do ânodo, contornando o eletrólito até atingirem o circuito externo, onde acendem uma lâmpada ou motor elétrico, e retornam para o terminal positivo, o cátodo. O fluxo de elétrons é a corrente elétrica.

Reação Química
2H2 => 4H+ + 4e-

 

q

 

O oxigênio (O2), retirado do ar, entra na célula a combustível pelo terminal positivo, o cátodo. O gás é forçado a se dispersar no catalisador.

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

O catalisador separa a molécula de oxigênio em dois átomos de oxigênio.

Cada átomo de oxigênio atrai dois íons H+ através do eletrólito.
Estes dois íons H+ combinam com o átomo de oxigênio e dois elétrons provenientes do circuito externo, para formar a molécula de água (H2O). Nesta reação, uma certa quantidade de calor é liberada.

Reação Química:
O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O

 

q

 

 

 

 

Explicação mais detalhada

Na maioria das células a combustível, o ânodo é alimentado com hidrogênio - combustível -, onde ocorre a ionização deste, por reação catalítica na platina, convertendo o hidrogênio H2 em prótons H+ e elétrons H-.

O cátodo é alimentado pelo oxigênio - o oxidante - retirado do ar. Os elétrons circulam por um circuito externo gerando uma corrente elétrica no sentido do cátodo, o terminal positivo.

Os prótons atravessam o eletrólito - que pode ser líquido ou sólido - no sentido do cátodo também. No cátodo, o elétron e o próton reagem com o oxigênio, retirado do ar, formando moléculas de água e liberando calor devido à reação exotérmica. Tem-se então, vapor d’água.

O vapor quente pode ser utilizado para aquecimento, ou ser integrado à uma turbina a vapor para gerar mais eletricidade. Pode também ser utilizado para gerar hidrogênio novamente através da eletrólise (quebra da molécula de água em hidrogênio e oxigênio) utilizando um painel solar, por exemplo (CaCs Regenerativas).

Muitas vezes o hidrogênio utilizado pela célula a combustível não está na sua forma mais pura, H2. Ele está misturado a outros elementos presentes num combustível, tal como o gás natural, a gasolina e o álcool (etanol), e tem que ser retirado. Para extrair o hidrogênio é utilizado um reformador.

Em algumas tecnologias de células a combustível, devido à alta temperatura de operação, entre 600°C e 1000°C, a reforma do combustível é feita internamente. Já em outras tecnologias, que atuam em temperaturas mais baixas, é necessário um reformador, o que implica em custos adicionais.

Fonte: Brasil H2 Fuel Cell Energy Por: Eng. Emilio Hoffmann Gomes Neto



Publicidade
Confira as principais Tags do ambiente Energia Ação de Emergência Acidentes Ambientais Acidentes Nucleares Água Águas Profundas Álcool Álcool Etílico Alta pressão Alternativa Energéticas Ambientes Marinhos Angra I Angra II Angra III Aplicação Aproveitamento Armazenamento Arquitetura Bioclimática Artigo Aspectos Socioambientais Aterro Sanitário Atmosfera Modificada Ausência de Emissão Bacias Hidrográficas Biocombutível Biodiesel Biodigestores Biomas Biomassa CaC's Calor da Terra Cana de Açúcar Carvão Carvão Mineral Célula Combustível Célula Fotovoltaica Centro de Defesa Ambiental Césio 137 Chernobyl Co-processamento de resíduos Cogeração Coleta Seletiva Coletor Solar Combustíveis fósseis Combustível Combustível Ecológico Combustível Nuclear Combustível Renovável Combustível Veicular Conservação Ambiental Consumo de Energia Consumo Energético Contaminação Hospitalar Contingências Controle Ambiental Controle de Qualidade Correntes Marítimas Crescimento Econômico Custos Demanda Energética Desenvolvimento Sustentável Distribuição Economia Efeito Fotovoltaico Efluentes Emissão de Gases Emissões de Poluentes Emprego Energia Energia Alternativa Energia Elétrica Energia Eólica Energia Geotérmica Energia Hidrica Energia Limpa Energia Maremotriz Energia não-renovável Energia Nuclear Energia Nucleoelétrica Energia Renovável Energia Solar Energias Renovavéis Engenharia Oceânicas Eólica Etanol Exploração Fauna Flora Marinha Fonte de Combustíveis Fonte não-renovável Fonte Renovável Fontes de Hidrogênio Fontes Energéticas Fontes Orgânicas Fontes Termais Formas de Enxofre Gás Hidrogênio Gás Natural Gases Gases de Efeito Estufa Gases para Embalagens Gasoduto GEE Geração de Energia Gestão ambiental Gestão de Segurança Grau Geotérmico Hidrografia História Horário de Verão Impactos Ambientais Indústria do Carvão Instalação Nuclear Lixo atômico Mar Material radioativo Matriz Energética Medicina Medidas de Segurança Meio Ambiente Mineração Mudanças Climáticas Navios Normas Ambientais O que é Paraná Petróleo Plano de Contingência Plataforma de Exploração Política Energética Potencial Energético Potencial Eólico Potencial Hidrico Potencial Solar Preservação Ambiental PROÁLCOOL Produção de Energia Produção de Gás Produtos Programa de Excelência Projetos ambientais Radiação Nuclear Reciclagem Recuperação Ambiental Recuperação do Óleo Recurso Eólico Recursos Energéticos Recursos Hídricos Recursos Renováveis Redução de Emissão Região Carbonífera Regulamentação Reserva Geológica Reservas Reservatórios Subterrâneos Resfriamento Resíduos Resíduos Agrícolas Resíduos oleosos Resumo Rio Grande do Sul Saneamento Ambiental Setor Agropecuário Setor Transporte Sindicatos Sistema de Cogeração Tecnologia Nuclear Teor de Carbono Termelétrica Three Mile Island Transporte Tratamento de Água Tratamento de Efluentes Tratamento de Resíduos Sólidos Tratamento do Ar Usina Elétrica Usina Nuclear Usinas Eólicas Usinas Termelétricas Vantagens Vazamentos de Óleo Yellow cake Zero Poluição

Resolução míninina de 1024 x 768 © Copyright 2000-2017 Todos os direitos reservados. O conteudo deste Site é de propriedade do Ambiente Brasil S/S Ltda. Nenhuma parte poderá ser reproduzida sem permissão por escrito do Portal.