Ontem (4) publicamos matéria sobre o Toyota Mirai de segunda geração (foto de abertura). É um veículo elétrico cuja energia não provém de uma bateria, mas de um dispositivo chamado célula a combustível — também pode ser chamado de pilha a combustível, como dizem os franceses (pile à combustible).
A célula a combustível gera energia elétrica por meio de reação eletroquímica, não por combustão. Nela, hidrogênio e oxigênio são combinados para gerar eletricidade, calor e água. As células a combustível são usadas numa variedade de aplicações, desde prover energia elétrica para residências e empresas para manter em funcionamento instalações críticas como hospitais, mercearias e centros de dados, bem como para movimentar vários tipos de veículos como automóveis, ônibus, caminhões, trens, empilhadeiras e muito mais.
Sistemas de células a combustível são uma fonte de energia elétrica limpa, eficiente, confiável e silenciosa. Não precisam ser recarregadas periodicamente como as baterias, em vez disso continuam a produzir energia elétrica enquanto forem alimentadas por um combustível.
Um célula a combustível é composta de um ânodo, um cátodo e uma membrana eletrolítica. Um ânodo é o eletrodo no qual há oxidação, ou perda de elétrons, e um cátodo é um eletrodo no qual há redução, ou ganho de elétrons. Eletrodo é o terminal utilizado para conectar um circuito elétrico a uma parte metálica ou não metálica ou a uma solução aquosa.
Uma célula a combustível típica funciona ao fazer passar hidrogênio pelo ânodo da célula e oxigênio pelo cátodo. No lado do ânodo, um catalisador divide as moléculas de hidrogênio em elétrons e prótons. Estes passam pela membrana eletrolítica, porosa, enquanto os elétrons são forçados através de um circuito, gerando corrente elétrica e excesso de calor. No cátodo, os prótons, elétrons e oxigênio combinam-se para produzir moléculas de água. Como não há partes móveis. as células a combustível funcionam silenciosamente e com extrema durabilidade.
Tradução
COMO AS CÉLULAS A COMBUSTÍVEL FUNCIONAM
Uma célula a combustível é um dispositivo de conversão de energia eletroquímica – ela utiliza hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade, calor, e água.
1 Os átomos de hidrogênio entram no ânodo
2 Os átomos livram-se de seus elétrons no ânodo
3 Os prótons carregados positivamente passam através da membrana para o cátodo e os elétrons carregados negativamente são forçados a passar através de um circuito, gerando eletricidade
4 Após passar pelo circuito, os elétrons combinam-se com os prótons e o oxigênio do ar para gerar os subprodutos da célula a combustível: água e calor
Por sua química, as células a combustível são bastante limpas. As que usam hidrogênio puro são totalmente livres de carbono, cujos subprodutos são corrente elétrica, calor e água. Algumas células a combustível podem usar hidrocarbonetos como gás natural, biogás, metanol e outros. Devido ao fato de as células gerarem energia elétrica por química e não por combustão, elas chegam a ter eficiência muito maior do que os métodos de produção de energia tradicionais como turbinas a vapor e motores de combustão interna. Para elevar sua a eficiência ainda mais, uma célula a combustível pode ser associada a um sistema de calor e força que aproveite o calor que seria desperdiçado para aplicação em aquecimento e refrigeração.
Células a combustível são também acumuláveis. Células individuais podem se juntar com outras para formar um conjunto, uma pilha em sentido físico. Por sua vez, esses conjuntos podem ser combinados para sistemas maiores. As células a combustível variam bastante em tamanho e potência, de substitutas de motores de combustão interna de veículos para torná-los elétricos, a enormes instalações multimegawatt que forneçam energia elétrica diretamente à rede.
BS
Texto e ilustração obtidos no site da Fuel Cell and Hydrogen Energy Association (FCHEA), http://www.fchea.org/fuelcells#
