Especial – Célula a Combustível: Um futuro próximo?
A tecnologia, muito utilizada em espaçonaves, é a aposta de cientistas como o combustível do futuro
As células a combustível são dispositivos que têm o funcionamento parecido com o das pilhas, com a diferença de que as pilhas possuem seus reagentes armazenados em seu interior, sofrendo reações de oxidorredução e transformando energia química em elétrica, enquanto as células a combustível não têm a energia química armazenada, mas os reagentes são continuamente injetados.
Sob o ponto de vista técnico, uma célula a combustível é um aparelho conversor de energia eletroquímica. Ela converte os elementos químicos hidrogênio e oxigênio em água, e gera eletricidade enquanto faz isso.
A célula a combustível compete com muitos outros tipos de aparelhos de conversão de energia, incluindo as turbinas a gás na usina geradora de eletricidade de sua cidade, o motor à gasolina de seu carro e a bateria do seu laptop . Os motores de combustão como a turbina e o motor à gasolina queimam combustível e usam a pressão criada pela expansão dos gases para fazer trabalho mecânico. As baterias convertem a energia química novamente em energia elétrica, quando isto se torna necessário. As células a combustível fazem essas tarefas de forma mais eficiente.
Existem muitos tipos de células a combustível, cada qual com um processo químico responsável pelo seu funcionamento. Elas geralmente são classificadas pelo tipo de eletrólito que usam. Alguns tipos de células a combustível trabalham bem na geração estacionária de energia elétrica. Outras podem ser úteis em pequenas aplicações portáteis ou para energizar automóveis.
Muitos cientistas a têm encarado como um combustível do futuro, pois praticamente não gera poluentes. Em virtude da crise do petróleo, desde 1973 estudos a fim de usar as células a combustível em automóveis e em residências, comércios e indústrias vêm crescendo cada vez mais. Por exemplo, muitos fabricantes de automóveis na Europa, Japão e Estados Unidos estão colocando em exposição e demonstrando veículos movidos a células a combustível, com alto desempenho e emissões zero de poluentes.
Uso atual
Várias cidades nos EUA já têm seus ônibus movidos por células a combustível. Os ônibus foram uma das primeiras aplicações das células a combustível porque, inicialmente, elas precisavam ser bastante grandes para produzir a energia necessária para a movimentação de um veículo. Nos primeiros ônibus movidos à células a combustível, aproximadamente um terço do veículo era ocupado pelas células e seus equipamentos periféricos. Agora, depois que se conseguiu aumentar a densidade de energia, os ônibus podem rodar com células a combustível muito menores.
A geração doméstica de energia é uma aplicação promissora, já disponível em algumas áreas dos EUA. A General Electric oferece um sistema gerador à célula a combustível fabricado pela Plug Power. Esse é um sistema que usa gás natural ou um reformador de propano e que produz até 7 quilowatts de energia (suficiente para a maioria das residências). Um sistema como esse produz não só eletricidade como também significativas quantidades de calor, sendo possível usá-lo para aquecimento no inverno em aquecedores domiciliares sem uso de energia adicional.
Questões a Serem Consideradas
As células combustíveis a hidrogênio ainda precisam percorrer um longo caminho antes de fornecerem uma energia que atenda a todas as necessidades. O principal problema é o custo: atualmente, as células combustíveis são consideravelmente mais caras do que os motores de combustão interna que alimentam os automóveis.
Elas também são muito mais caras do que qualquer uma das fontes de energia que produzem eletricidade. As células combustíveis de uso mais comum custam cerca de US$4.500 por kW; um gerador movido a diesel custa entre US$800 e US$1.500 por kW, e uma turbina movida a gás natural custa US$400 por kW, ou menos. Os motores de automóveis custam ainda menos, entre US$25 e US$30 por kW.
Portanto, os custos operacionais das células combustíveis precisam cair significativamente antes que elas sequer sejam consideradas para uso cotidiano na produção de energia. E custo não é o único problema.
No momento, as células combustíveis ainda dependem de combustíveis fósseis para obter hidrogênio. Se outra fonte de hidrogênio for desenvolvida, as células combustíveis poderão se tornar uma fonte verdadeiramente limpa de energia.
Além disso, há pouco conhecimento sobre a durabilidade e confiabilidade do equipamento no longo prazo, principalmente nas condições de temperatura enfrentadas pelos veículos. O tamanho e peso do sistema completo constituem outro problema para aplicações de transportes. Além da pilha de células combustíveis, as células de temperatura mais baixa exigem um processador, tanques de combustível, compressores e expansores de ar, além de sensores. Os motores de combustão interna atuais são mais compactos.
Superadas estas questões, estamos diante de uma tecnologia extremamente promissora em termos de desenvolvimento sustentável. Em meio a crises no setor energético, a célula a combustível pode, num futuro talvez breve, ser uma solução.
Fonte: Brasil Escola, How Stuff Works, Seed