CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL

Sobe e desce o preço do crude mas o dos combustíveis que usamos, quer em casa quer no carro, não varia igualmente. Este diferencial de preços pode ter muitas explicações, desde a especulação oportunista até á economia global , mas o que todos os consumidores dizem é que é necessário um substituto para os combustíveis fósseis e que a motorização dos automóveis tem que ser diferente. A modificação dos automóveis começou,em 1996, quando a General Motors colocou á venda , na Califórnia, o seu EV-1, um modelo eléctrico produzido em série.Foram construídas 1.000 unidades que eram entregues aos clientes sob a forma de aluguer, a 300 dólares mensais. Sem explicações , a GM recolheu os carros no fim do aluguer e colocou um ponto final no projecto. Que se passou ? Falta de lugares públicos para recarregar as baterias ou pressões dos produtores de petróleo? Alguns construtores já se viraram para motores híbridos de gasolina e electricidade mas Larry Burns, responsável pela área de pesquisa da GM, afirma : É essencial reduzir, quase na totalidade, a dependência do petróleo. O caminho é a célula de combustível e os sistemas que desenvolvemos são totalmente funcionais e fiáveis. Protótipos como o Sequel que funciona com uma célula de combustível e três motores eléctricos, só não são acessíveis pelo preço, por enquanto .Mas o que é uma CÉLULA DE COMBUSTÍVEL ? Basicamente é uma bateria em que é consumido um combustível , normalmente hidrogénio puro, sendo libertada energia e em que os elementos que compõem o sistema não se gastam como acontece nas baterias normais. São altamente eficientes, pouco poluentes, tendo como desvantagem o seu alto custo de fabrico. Tentaremos descrever uma célula em que o combustível é o hidrogénio, o oxigénio o oxidante e o produto final vapor de água. Vamos socorrer-nos de uma figura encontrada em vários sites sobre o tema. Como qualquer bateria possui dois eléctrodos ,os vulgares cátodo(-) e ânodo(+) e um electrólito para movimentação dos electrões. Como acelerador das reacções electroquímicas existe um catalisador. O hidrogénio gasoso (puro) que é introduzido na célula, ao ficar em contacto com o catalisador de platina, é oxidado e desta reacção resultam 2 protões e 2 electrões, por cada molécula de hidrogénio. Os electrões assim produzidos ( representados na figura por pequeninas bolas sem cor) são transportados ,sob a forma de corrente eléctrica contínua , por um circuito eléctrico onde realizam um trabalho( representado pela lâmpada acesa ). Por sua vez, os protões ( representados pelo sinal + ) são deslocados do ânodo para o cátodo, através do electrólito. Chegados ao cátodo reagem com o oxigénio dando, como produto final, vapor de água e calor. A escolha do electrólito é importante pois este, para além de uma espessura reduzida só deve deixar passar electrões num sentido ( os protões no outro) e não outras substâncias.. Associando, em série, várias células podemos obter potências que variam dos miliwatts aos megawatts. Consoante as necessidades, há vários tipos de células de combustível que resumiremos sem entrar em detalhe, por terem funcionamento análogo.Células de combustível com membrana de permuta protónica CCMPPCélulas de combustível alcalinas CCA ; células de combustível de ácido fosfórico CCAF: células de combustível de carbonato fundido CCCF e células de combustível de óxido sólido CCOS. As vantagens das células de combustível de hidrogénio são as seguintes : 1º- convertem mais de 90% da energia contida no combustível em electricidade e calor. 2º- a central de produção de energia pode situar-se junto do posto de consumo, não havendo perdas nem custos no transporte. 3º- o calor gerado pode ser aproveitado para outros fins. 4º-Não havendo partes móveis as avarias são mínimas. 5º- poluição quase nula . Como desvantagens teremos : a necessidade de usar metais nobres como a platina que é rara e muito cara; a necessidade de usar hidrogénio puro com problemas associados de armazenamento e transporte. Na década de 1990 as células de combustível para meios de transporte eram do tipo CCMPP . A figura mostra um autocarro com um sistema de 120 KW, utilizando o hidrogénio como combustível.

Em Novembro de 2000, a Daimler-Chrysler criou um automóvel que usa o metanol líquido como fonte de hidrogénio, pois é mais fácil de armazenar que o hidrogénio. Independentemente da escolha do combustível (hidrogénio, metanol, metano ou etano ) as células de combustível representam a solução do futuro. As desvantagens atrás apontadas estão sendo, a pouco e pouco, ultrapassadas com o aparecimento de novas membranas de troca iónica, melhores catalisadores e melhores desenhos de células. Há contudo problemas de difícil solução ,senão vejamos : O hidrogénio livre não existe neste planeta de modo que para obtê-lo há que partir moléculas que o contenham e, para tal, há consumo de energia. Os catalisadores ajudarão a reduzir essa energia, mas haverá sempre perda de energia. A maior parte do hidrogénio molecular ,hoje produzido, é obtido a partir do gás natural e, desta forma, não podemos fugir á dependência dos hidrocarbonetos não renováveis. Este gás( metano) é tratado com vapor de água para quebrar as suas moléculas e obter hidrogénio e neste processo há, globalmente, 60% de perdas de energia. Também o preço deste hidrogénio está dependente das variações de preço do gás natural. Fazer a quebra da molécula de água (H2O) , por electrólise , para obter hidrogénio é fácil e há água por todo o lado ,só que a quantidade de energia para tal é ainda maior que a do gás. Pode-se alegar que a energia eólica ou a solar proporcionariam essa energia mas não esqueçamos que a energia exigida para produzir 1 terawatt de hidrogénio é 1,3 terawtt de electricidade, logo pouco rentável. Também teríamos de ter em conta o preço da água para a electrólise da mesma ou o preço de energia obtido por central nuclear se fosse esse o caminho seguido. Mas há mais.... o hidrogénio liquefeito exige um reservatório quatro vezes maior que o de gasolina e transportar uma quantidade de hidrogénio com a energia equivalente para um posto de abastecimento exigiria 21 vezes mais auto-tanques. Tudo custos a ter em conta!. O hidrogénio comprimido ou liquefeito apresenta problemas que lhe são inerentes e sempre á custa de energia e de custos adicionais. Um outro aspecto a ter em conta é que sendo o hidrogénio o elemento mais simples ,pode escapar de qualquer contentor por mais perfeito que seja na vedação e em armazenagem evaporará á taxa de 1,6 % por dia, daí não pode ser estacionado um veículo destes em garagem, nem ao sol e, como se não bastasse, ele atravessa metais ,tornando-os quebradiços. Além de 10 vezes mais inflamável que a gasolina , arde sem chama visível. Não será preciso dizer mais para se ver o perigo em que nos metíamos. Como notícia de última hora, temos a FORD a fazer testes, neste mês de Outubro de 2008. A viatura combina uma célula de combustivel com motores eléctricos alimentados por baterias de iões de lítio. Tem o mérito de ser o primeiro híbrido do mundo a ser conduzido normalmente na via pública e pode recarregar as baterias através de uma tomada eléctrica das nossas casas. As baterias permitem andar cerca de 40 Kms com a sua energia acumulada., entrando em funcionamento automático a célula de combustível o que lhe permite fazer mais 320 Kms. O depósito de hidrogénio é de 4,5 Kg á pressão de 350 bar. Para percursos pequenos citadinos nunca é necessário usar o hidrogénio recarregando as baterias a cada 30 Kms percorridos.

( veículo da FORD a que nos referimos no texto e em testes de circulação)