Deborah Ferreira, Gabriel Antero, Raquel Martins, Tiago Lucas.

Clula combustvel (Hidrognio)

Instituto Federal de Educao Cincia e TecnologiaParacambi-2014Sumrio1.Introduo32.Fundamentos Tericos32.1 O que a clula combustvel.32.2 Funcionamento42.3 Vantagens e Desvantagens52.4 Aplicaes52.4.1 Setor estacionrio62.4.2 Setor Porttil62.4.3 Setor de transporte63.Bibliografia8

1.Introduo

Devido ao esgotamento dos combustveis fosseis e tambm da deteriorao do meio ambiente, de suma importncia a busca de novas formas de gerao de energia eltrica que no causem tantos danos ao meio e tambm aperfeioamento das fontes alternativas de energia j conhecidas. Dentre tantas as fontes alternativas de energia, uma bastante promissora a clula combustvel a base de hidrognio.O seguinte relatrio tem por finalidade abordar o assunto de clulas combustveis a hidrognio, demonstrando sua funcionalidade, vantagens e desvantagens e curiosidades sobre essa fonte alternativa de energia eltrica. E aps comentados os tpicos tericos, sero estes associados com as atividades prticas realizadas em laboratrio para o projeto PFRH.

2.Fundamentos Tericos2.1 O que a clula combustvel.

A clula combustvel um conversor eletroqumico, no qual converte energia qumica em energia eltrica. Tal sistema foi inventado por sir William Grove no sculo XIX, na poca, as fontes primrias de energia eram abundantes e baratas, por isso no houve motivao para a continuidade do estudo dessa fonte, que foram retomados por volta do sculo XX, pela necessidade de novas fontes alternativas de energia eltrica.

E ao decorrer desses estudos at os dias de hoje foi descoberta a possibilidade do uso do hidrognio como fonte alternativa de energia. No caso da clula combustvel a base de hidrognio, utiliza-se dois tomos de hidrognio e um de oxignio combinados formando gua, energia trmica e principalmente energia eltrica. Mas apesar de ser um projeto de energia eltrica promissor para o futuro, possuem algumas restries que o tornam invivel para um futuro recente, pois apesar de ser uma fonte no poluente de energia (se usarmos somente o hidrognio puro), ela de difcil manuseio.

2.2 Funcionamento

A estrutura da clula combustvel funciona operando em eletrlise reversa, ou seja, ao invs de ocorrer a quebra da molcula h a juno dos tomos de hidrognio com os tomos de oxignio.A estrutura que ocorre tal processo composta basicamente de um anodo, um catodo e tambm um eletrlito. O hidrognio entra no sistema pelo anodo, onde em seguida dissolvido no eletrlito em eltron e prton (processo auxiliado por um catalisador), ento o eltron chega at o catodo atravs de um circuito externo, criando uma corrente eltrica que resulta na gerao de energia eltrica. Os eltrons liberados na oxidao (perda de eltrons) do hidrognio chegam ao catodo onde se unem ao oxignio presente no ar, juntamente com os prtons formando como resultado final gua.Podemos ver como resultado final a produo de energia eltrica, energia trmica e gua. Assim como no esquema abaixo:Figura 1. Esquema estrutural da clula combustvel a hidrognio.

O hidrognio entra no sistema da clula na maioria das vezes combinado com outros elementos pela facilidade de obteno, e por ser mais barato que o hidrognio puro, que possui um alto custo e de difcil obteno.2.3 Vantagens e Desvantagens Certamente o grande diferencial dessa fonte alternativa a sua alta eficincia e sua baixa poluio, entretanto essa tecnologia tambm enfrenta algumas barreiras na sua aplicao, armazenamento, distribuio e etc.. Sabemos que para atingir a eficincia mxima o ideal seria o uso de hidrognio puro na clula combustvel, porm seu uso dificultado devido ao custo de obteno (Pelo fato do hidrognio no ser encontrado puro na natureza) assim tambm como a dificuldade de armazenamento e transporte do hidrognio. Devido a essa dificuldade o hidrognio tem sido usado como combustvel junto com hidrocarbonetos, como o metanol ou etanol, dessa forma o hidrognio separado do lcool no momento em que ser utilizado na clula. Esse tipo de tecnologia bem favorvel pelo seu baixo custo e pela facilidade de implementao nos automveis da atualidade. Levando em conta sua eficincia a clula de combustvel a hidrognio superior a muitas tecnologias usadas atualmente, embora uma nica clula produza uma tenso de apenas 0.7V associando diversas clulas poderia, consequentemente, aumentar essa tenso. Se no fosse pela dificuldade do uso do hidrognio puro a eficincia da clula seria ainda maior, aproximadamente 80% da energia qumica das reaes seria transformado em energia eltrica.Pode-se assim resumir as principais caractersticas da clula combustvel a base de hidrognio. Alta eficincia de converso eltrica; Fonte renovvel de energia; Sem poluio qumica ou sonora; Custo atualmente elevado;

2.4 Aplicaes

Dentre todas as possveis aplicaes das clulas combustveis, atualmente os cenrios de interesse na implementao desse tecnologia so os seguintes:

2.4.1 Setor estacionrioClulas combustveis podem ter seu uso tambm para a alimentao da energia em casas e at industrias, podendo at produzir energia suficiente para que seja aproveitada pelas concessionrias de energia. Estas clulas tambm podem tambm ser associadas com sistemas de energia elica e fotovoltaica para um sistema de alimentao hbrido.Figura 2. Central Eltrica de Clulas Combustvel na empresa UTC (Japo). Disponvel em: http://celulasdecombustivel.planetaclix.pt/images/est_asahi.jpg

2.4.2 Setor PorttilNo setor porttil, o uso das clulas combustveis a hidrognio visa uma nova fonte de energia para aparelhos eletrnicos que usam atualmente baterias alcalinas. Essa busca tem base pelas clulas combustveis poderem ser uma alternativa de energia que possam fornecer maior potncia para os aparelhos em uma maior quantidade de tempo, sendo assim, possvel que os aparelhos alimentados com clulas combustveis possam ser multifuncionais.

2.4.3 Setor de transporte

Este um dos setores no qual o uso das clulas a base de hidrognio seria de grande utilidade, afinal, como os combustveis fosseis esto cada dia mais escassos o aumento dos preos algo inevitvel, e pela intensa procura em meios de reduzir as emisses geradas pelos automveis o uso de clulas combustveis seria bem vantajoso. Alm das clulas possurem uma alta eficincia comparada com o uso dos combustveis fsseis. Alguns veculos com clulas combustveis a hidrognio j comearam a ser produzidos:Figura 3. Carro apresentado pela Toyota movido a hidrognio. Disponvel em: http://g1.globo.com/tecnologia/ces/2014/noticia/2014/01/toyota-anuncia-lancamento-carro-movido-hidrogenio-para-2015.htmlFigura 4. Onibus movido a hidrognio produzido pela COPPE. Disponivel em: http://www.ijn.com.br/noticias/img/onibus-hidrogenio-coppe-ufrj.jpg3.Bibliografia

Texto Clula a Combustvel. Disponvel em:

Ricardo Feltre Qumica Volume 2, Editora Moderna 6 Ediao, So Paulo, 2004.

Texto Clula a Combustvel Energia a partir do hidrognio. Disponvel em: < http://www.stefanelli.eng.br/webpage/celula-combustivel/celula-a-combustivel.html>

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