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: Diversas grandes organizações de armazenagem e distribuição estão adotando essas células de combustível para alimentar caminhões, empilhadeiras, paleteiras e outros equipamentos limpos.
2. Distribuição Internacional: As células de combustível têm a autonomia e a potência necessárias para o transporte de longa distância e a distribuição local. As indústrias automobilísticas já fabricam caminhões e vans movidos a hidrogênio.
3. Ônibus: A energia de hidrogênio está sendo estudada para uso em diferentes modais de transporte público, incluindo ônibus movidos a células de combustível. Diversas grandes cidades já experimentaram ônibus movidos a hidrogênio, como Chicago, Vancouver, Londres e Pequim.
Referência cruzada: ÔNIBUS ELÉTRICOS COM CÉLULA DE COMBUSTÍVEL para Transporte Público com Zero Emissões
4. Trens: Trens movidos a células de combustível de hidrogênio já chegaram à maioria dos países desenvolvidos.
5. Veículos individuais: As principais montadoras estão trabalhando em veículos elétricos com células 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: Diversos projetos experimentais investigaram o uso dessas células de combustível na indústria aeroespacial. Os veículos não tripulados de longo alcance utilizavam um sistema híbrido com células de combustível alimentadas por painéis solares, possibilitando, teoricamente, voos contínuos e ilimitados, de dia e de noite.
Referência cruzada: Voos movidos a hidrogênio poderão ser uma realidade em 2035?
7. Geração de energia de reserva: As células de combustível estacionárias são utilizadas em sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) , onde o tempo de atividade contínuo é essencial. Hospitais e centros de dados estão cada vez mais recorrendo ao hidrogênio para alimentação ininterrupta. Ele também pode servir como gerador de reserva, permitindo que o servidor de um centro de dados funcione apenas com hidrogênio por dois dias.
8. Geração de energia móvel: O hidrogênio oferece inúmeras opções para a geração de energia móvel. A NASA produziu algumas das primeiras células de combustível de hidrogênio para alimentar foguetes e ônibus espaciais no espaço.
9. Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs): Muitas aplicações inovadoras de VANTs (ou seja, drones), desde a entrega de encomendas até missões de busca e salvamento, são severamente limitadas pela potência e autonomia fornecidas pelas baterias convencionais. Portanto, tanto as forças armadas quanto as empresas privadas pretendem solucionar esses problemas com células de combustível.
10. Barcos e submarinos: As células de combustível estão sendo utilizadas em diversas aplicações marítimas, servindo como alternativa aos sistemas de energia nuclear. O Energy Observer , o primeiro navio movido a hidrogênio, inclusive gerou seu próprio hidrogênio para um sistema de células de combustível utilizando painéis solares e turbinas eólicas a bordo.
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De que são feitas as células de combustível de hidrogênio?
Uma célula de combustível é composta por dois eletrodos, um ânodo e um 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 liberam calor como subproduto. A maioria dessas reações é de natureza redox, resultando na conversão de energia química em energia elétrica e produzindo 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 os elétrons são conduzidos através de um circuito, enquanto os prótons, carregados positivamente, viajam através de um eletrólito e uma membrana até o cátodo.
4. Depois de percorrerem o circuito e a 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 dispositivo eletrônico modesto ou uma grande usina de energia, essas células são empilhadas para gerar energia suficiente para a finalidade pretendida.
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Comparação da eficiência da célula de combustível de hidrogênio em diferentes tipos de células
A eficiência de vários tipos de células de combustível é a seguinte:
| 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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