{"id":1176,"date":"2009-01-26T11:02:04","date_gmt":"2009-01-26T11:02:04","guid":{"rendered":""},"modified":"2021-07-10T20:33:37","modified_gmt":"2021-07-10T23:33:37","slug":"funcionamento","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/localhost\/energia\/celula_combustivel\/funcionamento.html","title":{"rendered":"Funcionamento"},"content":{"rendered":"\n

C\u00e9lula a Combust\u00edvel (Fuel Cell) \u00e9 uma tecnologia que utiliza a combina\u00e7\u00e3o qu\u00edmica entre oxig\u00eanio e hidrog\u00eanio para gerar energia el\u00e9trica, energia t\u00e9rmica (calor) – e \u00e1gua. Al\u00e9m das v\u00e1rias tecnologias existentes para combinar esses dois elementos, existem v\u00e1rias fontes de hidrog\u00eanio a serem utilizadas pelas CaCs, tais como a gasolina, o g\u00e1s natural, o \u00f3leo diesel, o etanol (\u00e1lcool), o metanol, o lixo urbano e rural, a \u00e1gua, entre outros, onde se pode extrair e utilizar o hidrog\u00eanio para reagir com o oxig\u00eanio do ar.<\/p>\n\n\n\n

As diferentes tecnologias de c\u00e9lula a combust\u00edvel t\u00eam basicamente o mesmo princ\u00edpio. S\u00e3o compostas por dois eletrodos porosos: o \u00e2nodo (terminal negativo) e o c\u00e1todo (terminal positivo), cada um revestido num dos lados por uma camada de catalisador de platina ou n\u00edquel, e separados por um eletr\u00f3lito (material imperme\u00e1vel que permite movimento aos \u00edons positivos \u2013 pr\u00f3tons – entre os eletrodos).<\/p>\n\n\n\n

Dentro da C\u00e9lula a Combust\u00edvel<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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\u00c2nodo<\/strong>
O terminal negativo – \u00e2nodo – tem canais de fluxo que distribuem o g\u00e1s hidrog\u00eanio sobre a superf\u00edcie do catalisador.<\/p>\n\n\n\n

Catalisador<\/strong>
Uma fina camada de catalisador recobre o eletr\u00f3lito ou membrana. O catalisador \u00e9 um metal, normalmente platina ou n\u00edquel, que acelera as rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas entre o oxig\u00eanio e o hidrog\u00eanio.<\/p>\n\n\n\n

Membrana ou Eletr\u00f3lito<\/strong>
Algumas c\u00e9lulas utilizam eletr\u00f3litos l\u00edquidos e outras s\u00f3lidas, como as membranas pl\u00e1sticas de troca de pr\u00f3tons para conduzirem cargas positivas, os pr\u00f3tons. Somente as cargas positivas atravessam o eletr\u00f3lito, os el\u00e9trons n\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

C\u00e1todo<\/strong>
O terminal negativo – \u00e2nodo – tem canais de fluxo que distribuem o g\u00e1s hidrog\u00eanio sobre a superf\u00edcie do catalisador, e remove a \u00e1gua produzida durante a rea\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

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Dentro da c\u00e9lula a combust\u00edvel, o g\u00e1s hidrog\u00eanio pressurizado \u00e9 bombeado para o terminal negativo, o \u00e2nodo. O g\u00e1s \u00e9 for\u00e7ado a atravessar o catalisador.<\/p>\n\n\n\n

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Quando a mol\u00e9cula de hidrog\u00eanio entra em contato com o catalisador, ela se separa em dois \u00edons de hidrog\u00eanio (H+) e dois el\u00e9trons (e-).<\/p>\n\n\n\n

Os el\u00e9trons (e-) s\u00e3o conduzidos atrav\u00e9s do \u00e2nodo, contornando o eletr\u00f3lito at\u00e9 atingirem o circuito externo, onde acendem uma l\u00e2mpada ou motor el\u00e9trico, e retornam para o terminal positivo, o c\u00e1todo. O fluxo de el\u00e9trons \u00e9 a corrente el\u00e9trica.<\/p>\n\n\n\n

Rea\u00e7\u00e3o Qu\u00edmica
2H2 => 4H+ + 4e-<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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O oxig\u00eanio (O2), retirado do ar, entra na c\u00e9lula a combust\u00edvel pelo terminal positivo, o c\u00e1todo. O g\u00e1s \u00e9 for\u00e7ado a se dispersar no catalisador.<\/p>\n\n\n\n

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O catalisador separa a mol\u00e9cula de oxig\u00eanio em dois \u00e1tomos de oxig\u00eanio.<\/p>\n\n\n\n

Cada \u00e1tomo de oxig\u00eanio atrai dois \u00edons H+ atrav\u00e9s do eletr\u00f3lito.
Estes dois \u00edons H+ combinam com o \u00e1tomo de oxig\u00eanio e dois el\u00e9trons provenientes do circuito externo, para formar a mol\u00e9cula de \u00e1gua (H2O). Nesta rea\u00e7\u00e3o, uma certa quantidade de calor \u00e9 liberada.<\/p>\n\n\n\n

Rea\u00e7\u00e3o Qu\u00edmica:
O2 + 4H+ + 4e- => 2H2O
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Explica\u00e7\u00e3o mais detalhada<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Na maioria das c\u00e9lulas a combust\u00edvel, o \u00e2nodo \u00e9 alimentado com hidrog\u00eanio – combust\u00edvel -, onde ocorre a ioniza\u00e7\u00e3o deste, por rea\u00e7\u00e3o catal\u00edtica na platina, convertendo o hidrog\u00eanio H2 em pr\u00f3tons H+ e el\u00e9trons H-.<\/p>\n\n\n\n

O c\u00e1todo \u00e9 alimentado pelo oxig\u00eanio – o oxidante – retirado do ar. Os el\u00e9trons circulam por um circuito externo gerando uma corrente el\u00e9trica no sentido do c\u00e1todo, o terminal positivo.<\/p>\n\n\n\n

Os pr\u00f3tons atravessam o eletr\u00f3lito – que pode ser l\u00edquido ou s\u00f3lido – no sentido do c\u00e1todo tamb\u00e9m. No c\u00e1todo, o el\u00e9tron e o pr\u00f3ton reagem com o oxig\u00eanio, retirado do ar, formando mol\u00e9culas de \u00e1gua e liberando calor devido \u00e0 rea\u00e7\u00e3o exot\u00e9rmica. Tem-se ent\u00e3o, vapor d\u2019\u00e1gua.<\/p>\n\n\n\n

O vapor quente pode ser utilizado para aquecimento, ou ser integrado \u00e0 uma turbina a vapor para gerar mais eletricidade. Pode tamb\u00e9m ser utilizado para gerar hidrog\u00eanio novamente atrav\u00e9s da eletr\u00f3lise (quebra da mol\u00e9cula de \u00e1gua em hidrog\u00eanio e oxig\u00eanio) utilizando um painel solar, por exemplo (CaCs Regenerativas).<\/p>\n\n\n\n

Muitas vezes o hidrog\u00eanio utilizado pela c\u00e9lula a combust\u00edvel n\u00e3o est\u00e1 na sua forma mais pura, H2. Ele est\u00e1 misturado a outros elementos presentes num combust\u00edvel, tal como o g\u00e1s natural, a gasolina e o \u00e1lcool (etanol), e tem que ser retirado. Para extrair o hidrog\u00eanio \u00e9 utilizado um reformador.<\/p>\n\n\n\n

Em algumas tecnologias de c\u00e9lulas a combust\u00edvel, devido \u00e0 alta temperatura de opera\u00e7\u00e3o, entre 600\u00b0C e 1000\u00b0C, a reforma do combust\u00edvel \u00e9 feita internamente. J\u00e1 em outras tecnologias, que atuam em temperaturas mais baixas, \u00e9 necess\u00e1rio um reformador, o que implica em custos adicionais.<\/p>\n\n\n\n

Fonte: Brasil H2 Fuel Cell Energy
\nPor: Eng. Emilio Hoffmann Gomes Neto<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Conte\u00fado de C\u00e9lula a Combust\u00edvel <\/a><\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":2,"featured_media":1177,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1445],"tags":[236,11,237],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1176"}],"collection":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1176"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1176\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5509,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1176\/revisions\/5509"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1177"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1176"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1176"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1176"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}