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A maioria dos carros movidos a hidrogênio utilizam a tecnologia de Células de Combustível (ou Células de Energia), neste post, tentaremos explicar o funcionamento delas. As células de combustível tem o seu funcionamento pautado na eletroquímica, produzindo eletricidade de maneira mais ecológica (praticamente sem emissão de qualquer substância tóxica) e mais eficiente.
A grande diferença entre uma célula a combustível de uma bateria ou pilha convencional é que a célula a combustível produz energia elétrica constantemente, enquanto afluir combustível e comburente a ela, diferentemente da pilha ou bateria, que possuem uma quantidade limitada de reagentes e "morrem" após o uso por um determinado tempo (existem as pilhas e baterias recarregáveis que utilizam-se da passagem de uma corrente elétrica para recarregá-las,o processo inverso da oxidação que produz a energia das pilhas, que se chama eletrólise).
Existem vários tipos de células a combustível e normalmente elas são nomeadas conforme o eletrólitos que usam, discorreremos aqui sobre a célula PEMFC (célula a combustível com membrana para troca de prótons) pois está célula é prevista como a substituta dos motores a combustão interna que são atualmente utilizados em carros.A PEMFC recebe este nome porque seu eletrólito consiste de um material polimérico, comercialmente conhecido como Nafion, que permite a passagem de prótons (íons H+) e barra a passagem de elétrons, característica essencial para o funcionamento da célula. O funcionamento da célula é bem simples, tentaremos explicá-lo rapidamente e da maneira sucinta para um melhor compreendimento. Basicamente, o combustível é oferecido a célula no ânodo na forma de gás hidrogênio, H2, que ao entrar em contato com um catalisador (neste caso são utilizados metais nobres, platina e rutênio. devido a baixa temperatura de operação da célula) rompe suas ligações e transforma-se em íons H+ (prótons) e fornece elétrons ao sistema, os íons H+ migram através da membrana presente na célula (Nafion) para o cátodo, que é abastecido com ar atmosférico, rico em oxigênio, os elétrons por sua vez são impedidos de passarem para o lado do cátodo devido a membrana, sendo forçados a migrarem por um caminho alternativo que leva ao cátodo, de menor resistência elétrica, esse fluxo de elétrons (corrente elétrica) gera a energia elétrica na célula, utilizada para executar o trabalho (no caso dos carros, mover o veículo). Após esta migração, os elétrons são depositados no cátodo, onde o oxigênio (gasoso, O2) presente se dissocia em 2 átomos e cada átomo se combina a dois íons de hidrogênio e 2 elétrons, formando água como produto desta reação.
A imagem a seguir ilustra o procedimento descrito:
Aqui explicamos de maneira bem resumida o funcionamento da Célula de Combustível, para um maior detalhamento, sugiro os seguintes sites:http://www.stefanelli.eng.br/webpage/celula-combustivel/celula-a-combustivel-pemfc-pefc.htmlhttp://www.scielo.br/pdf/%0D/qn/v23n4/2655.pdfhttp://carros.hsw.uol.com.br/celula-combustivel.htm
CÉLULA A COMBUSTÍVEL PEMFC <http://www.stefanelli.eng.br/webpage/celula-combustivel/celula-a-combustivel-pemfc-pefc.html> Acesso em 30 de junho de 2013
TECNOLOGIA DE CÉLULAS A COMBUSTÍVEL <http://www.scielo.br/pdf/%0D/qn/v23n4/2655.pdf> Acesso em 30 de junho de 2013
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A grande diferença entre uma célula a combustível de uma bateria ou pilha convencional é que a célula a combustível produz energia elétrica constantemente, enquanto afluir combustível e comburente a ela, diferentemente da pilha ou bateria, que possuem uma quantidade limitada de reagentes e "morrem" após o uso por um determinado tempo (existem as pilhas e baterias recarregáveis que utilizam-se da passagem de uma corrente elétrica para recarregá-las,o processo inverso da oxidação que produz a energia das pilhas, que se chama eletrólise).
Existem vários tipos de células a combustível e normalmente elas são nomeadas conforme o eletrólitos que usam, discorreremos aqui sobre a célula PEMFC (célula a combustível com membrana para troca de prótons) pois está célula é prevista como a substituta dos motores a combustão interna que são atualmente utilizados em carros.A PEMFC recebe este nome porque seu eletrólito consiste de um material polimérico, comercialmente conhecido como Nafion, que permite a passagem de prótons (íons H+) e barra a passagem de elétrons, característica essencial para o funcionamento da célula. O funcionamento da célula é bem simples, tentaremos explicá-lo rapidamente e da maneira sucinta para um melhor compreendimento. Basicamente, o combustível é oferecido a célula no ânodo na forma de gás hidrogênio, H2, que ao entrar em contato com um catalisador (neste caso são utilizados metais nobres, platina e rutênio. devido a baixa temperatura de operação da célula) rompe suas ligações e transforma-se em íons H+ (prótons) e fornece elétrons ao sistema, os íons H+ migram através da membrana presente na célula (Nafion) para o cátodo, que é abastecido com ar atmosférico, rico em oxigênio, os elétrons por sua vez são impedidos de passarem para o lado do cátodo devido a membrana, sendo forçados a migrarem por um caminho alternativo que leva ao cátodo, de menor resistência elétrica, esse fluxo de elétrons (corrente elétrica) gera a energia elétrica na célula, utilizada para executar o trabalho (no caso dos carros, mover o veículo). Após esta migração, os elétrons são depositados no cátodo, onde o oxigênio (gasoso, O2) presente se dissocia em 2 átomos e cada átomo se combina a dois íons de hidrogênio e 2 elétrons, formando água como produto desta reação.
A imagem a seguir ilustra o procedimento descrito:
(imagem retirada de http://www.raiadiplomatica.com/wp-content/uploads/2010/12/processo_celula_combustivel.jpg)
Aqui explicamos de maneira bem resumida o funcionamento da Célula de Combustível, para um maior detalhamento, sugiro os seguintes sites:http://www.stefanelli.eng.br/webpage/celula-combustivel/celula-a-combustivel-pemfc-pefc.htmlhttp://www.scielo.br/pdf/%0D/qn/v23n4/2655.pdfhttp://carros.hsw.uol.com.br/celula-combustivel.htm
CÉLULA A COMBUSTÍVEL PEMFC <http://www.stefanelli.eng.br/webpage/celula-combustivel/celula-a-combustivel-pemfc-pefc.html> Acesso em 30 de junho de 2013
TECNOLOGIA DE CÉLULAS A COMBUSTÍVEL <http://www.scielo.br/pdf/%0D/qn/v23n4/2655.pdf> Acesso em 30 de junho de 2013
