Pilhas de Combustível

Abstract

As células de combustível são equipamentos estáticos que convertem a energia química contida no combustível directamente em energia eléctrica. O princípio de funcionamento de uma célula de combustível é semelhante ao de uma bateria. É composta por um ânodo e um cátodo porosos, cada um revestido num dos lados por uma camada catalisadora de platina, e separados por um electrólito. Figura 2.1-Princípio de funcionamento de uma célula de combustível (Fonte: Toshiba-Website) O ânodo é alimentado pelo combustível, enquanto que o cátodo é alimentado pelo oxidante. No caso mais simples em que o combustível é hidrogénio molecular as reacções electroquímicas que ocorrem são as seguintes: • Ânodo: H 2 → 2H + + 2e-• Cátodo: O 2 + 4H + + 4e-→ 2H 2 O Os electrões libertados pela separação das moléculas de hidrogénio no ânodo são captados pela placa de platina e conduzidos através de um circuito eléctrico até ao cátodo, originando uma corrente eléctrica contínua. Os iões (neste caso protões) são transferidos para o cátodo através do electrólito, onde se associam às moléculas de oxigénio formando moléculas de água. Assim, no caso de uma célula de combustível PEFC o produto da reacção global é apenas água. • Reacção global: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O O rendimento eléctrico é superior ao que se obtém no caso dos motores de combustão interna. Neste segundo caso a energia química contida no combustível sofre uma série de conversões até atingir a forma de energia eléctrica (química → térmica → mecânica → eléctrica), resultando em sucessivas perdas de energia. Numa célula de combustível, durante o processo de conversão da energia química do combustível em energia eléctrica, liberta-se calor, o que implica que uma parte da energia química não é convertida em electricidade e portanto o processo não tem um rendimento de 100%. Em sistemas de cogeração, o calor libertado pode ser aproveitado, o que faz aumentar o rendimento global.