As células de combustível são mais eficientes do que as usinas de energia convencionais porque geram energia por meio de uma reação eletroquímica em vez de queima. Elas geralmente servem como geradores de backup durante picos de demanda e também são usadas em diferentes modos de transporte público. Neste blog, aprenderemos para que as células de combustível de hidrogênio são usadas e como elas funcionam.
Para que são utilizadas as células de combustível de hidrogênio?
Em células de combustível, a eletricidade pode ser gerada pela combinação de átomos de hidrogênio e oxigênio. Essas células de combustível versáteis encontram aplicações em vários setores, desde a alimentação de naves espaciais e dispositivos eletrônicos até edifícios domésticos e comerciais e veículos. Agora, vamos dar uma olhada em alguns de seus principais usos em detalhes.
1. Gestão de Armazéns: Várias grandes organizações de armazenagem e distribuição estão recorrendo a essas células de combustível para abastecer caminhões limpos, empilhadeiras, transpaleteiras e outros equipamentos.
2. Distribuição Internacional: As células de combustível têm o alcance e a potência necessários para transporte de longa distância e distribuição local. As indústrias automobilísticas já estão fabricando semi-caminhões e vans movidos a hidrogênio.
3. Ônibus: A energia de hidrogênio está sendo estudada para uso em diferentes modos de transporte público, incluindo ônibus movidos a célula de combustível. Várias cidades grandes têm experimentado ônibus movidos a hidrogênio, incluindo Chicago, Vancouver, Londres e Pequim.
Referência cruzada: ÔNIBUS ELÉTRICOS COM CÉLULA DE COMBUSTÍVEL para Transporte Público com Emissão Zero
4. Trens: Trens movidos a células de combustível de hidrogênio já chegaram à maioria dos países desenvolvidos.
5. Veículos individuais: Grandes fabricantes de automóveis estão trabalhando em veículos elétricos de célula de combustível de hidrogênio (HFCEVs) para uso pessoal. Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo e BMW I Hydrogen Next estão entre os modelos notáveis.
6. Aviação: Vários projetos experimentais investigaram o uso dessas células de combustível na indústria aeroespacial. Os veículos não tripulados de longa distância utilizou um sistema híbrido com células de combustível que eram alimentados por painéis solares, permitindo voos contínuos, teoricamente ilimitados, diurnos e noturnos.
Referência cruzada: Os voos movidos a hidrogênio poderão se tornar realidade até 2035?
7. Geração de energia de reserva: As células de combustível estacionárias são utilizadas em fonte de alimentação ininterrupta (UPS) sistemas onde o tempo de atividade contínuo é importante. Hospitais e data centers estão cada vez mais se voltando para o hidrogênio para fornecimento de energia ininterrupto. Ele também pode servir como gerador de backup, o que permite que o servidor de um data center funcione apenas com hidrogênio por dois dias.
8. Geração de energia móvel: O hidrogênio oferece inúmeras opções para geração de energia móvel. A NASA produziu algumas das primeiras células de combustível de hidrogênio para foguetes de energia e ônibus espaciais no espaço.
9. Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT): Muitas aplicações inovadoras de UAVs (ou seja, drones), que vão desde entrega de pacotes para missões de busca e salvamento, são severamente prejudicados pela potência e alcance fornecidos por baterias padrão. Então, tanto os militares quanto as empresas privadas pretendem abordar essas questões com células de combustível.
10. Barcos e submarinos: As células de combustível estão sendo usadas em uma variedade de aplicações marítimas, servindo como uma alternativa aos sistemas de energia nuclear. Observador de energia, o primeiro navio a hidrogênio, até criou seu próprio hidrogênio para um sistema de célula de combustível usando painéis solares e turbinas eólicas a bordo.
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Do que são feitas as células de combustível de hidrogênio??
Uma célula de combustível é composta por dois eletrodos, um ânodo e cátodo separados por uma membrana eletrolítica. Hidrogênio, metano, etano, etanol e outros combustíveis orgânicos podem ser utilizados em uma célula de combustível para gerar eletricidade. Esses combustíveis sofrem combustão incompleta e emitem calor como subproduto. A maioria dessas reações é redox por natureza, resultando na conversão de energia química em energia elétrica e criando água e dióxido de carbono como subprodutos.
Como funcionam as células de combustível de hidrogênio?
Estas etapas fornecem uma breve visão geral de como uma célula de combustível opera:
1. O hidrogênio é introduzido no ânodo, e o oxigênio é fornecido no cátodo.
2. No ânodo, os átomos de hidrogênio são divididos em prótons e elétrons.
3. A eletricidade é gerada quando elétrons são conduzidos através de um circuito enquanto prótons carregados positivamente viajam através de um eletrólito e uma membrana até o cátodo.
4. Depois de passarem pelo circuito e pela membrana, os elétrons e prótons reagem com o oxigênio no cátodo, liberando calor e água como subproduto.
5. Como as células de combustível individuais são insuficientes para alimentar um item eletrônico modesto ou uma grande usina de energia, essas células são empilhadas para gerar energia adequada para a finalidade pretendida.
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Comparação da eficiência da célula de combustível de hidrogênio em diferentes tipos de células
O eficiência de vários tipos de células de combustível são:
| Tipo de célula de combustível | Avançada |
| AFC alcalino | 60-70% elétrico |
| Ácido Fosfórico (PAFC) | 80-85% no geral com CHP (energia térmica combinada); (elétrica 36-42%) |
| Carbonato Fundido (MCFC) | cerca de 85% no geral com energia térmica combinada |
| Óxido Sólido (SOFC) | cerca de 85% no geral com energia térmica combinada |
| Membrana de Eletrólito Polímero (PEM) | elétrico 50-60% |
As células de combustível são semelhantes às baterias, pois podem armazenar e liberar energia, desde que tenham um suprimento de hidrogênio. Elas têm uma gama de aplicações, incluindo transporte e produção de eletricidade. No entanto, cientistas e engenheiros devem considerar os desafios de segurança associados ao hidrogênio. Para mais conteúdo informativo, continue navegando pelo nosso site.
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