Células de combustível

O que é uma
célula de combustível?

Ajudamos continuamente programas de célula de combustível em todo o mundo oferecendo equipamentos, testes, implementações e integração de sistemas. Nossos módulos de energia de célula de baixa pressão não umidificados oferecem confiabilidade incomparável, eficiência de combustível, operação silenciosa e fácil manutenção.

Quatro elementos básicos de uma célula de combustível de PEM

Quando o hidrogênio entra em contato com o catalisador, o hidrogênio é dividido entre prótons e elétrons. Os prótons passam livremente pela membrana de troca de prótons e seguem até a área do cátodo enquanto os elétrons são bloqueados e forçados a passar por um circuito externo. Enquanto passam pelo circuito externo, eles oferecem a eletricidade necessária para iluminar uma lâmpada ou acionar um motor. Posteriormente, os prótons e os elétrons de hidrogênio são reunidos e combinados com oxigênio para produzir água.

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O ânodo

O polo negativo da célula de combustível tem diversas funções. Ele possui canais que dispersam hidrogênio gasoso igualmente sobre a superfície do catalisador. Ele também conduz os elétrons liberados das moléculas de hidrogênio para que possam ser usados em um circuito externo.

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O cátodo

O polo positivo da célula de combustível também possui canais que distribuem o oxigênio na superfície do catalisador. O cátodo também conduz os elétrons do circuito externo para o catalisador, onde podem ser recombinados com os íons de hidrogênio e o oxigênio para formar água.

O eletrólito

Esta é a membrada de troca de prótons. Esse material especialmente tratado, que parece com película plástica normal de cozinha, conduz somente íons positivamente carregados e bloqueia elétrons. Para uma PEMFC, a membrana deve ser hidratada para poder funcionar e continuar estável.

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O catalisador

Esse é um material especial que facilita a reação de oxigênio e hidrogênio. Ele normalmente é feito de nanopartículas de platina que criam uma película muita fina sobre papel-carbono ou tecido. O catalisador é áspero e poroso para que a maior área de superfície possível da platina possa ser exposta ao hidrogênio ou ao oxigênio.

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O processo

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O hidrogênio gasoso entra na célula de combustível na área do ânodo, onde o potencial eletroquímico o puxa pelo catalisador

The process image.

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Quando as moléculas de hidrogênio entram em contato com a platina no catalizador, elas são divididas em dois prótons (íons H+) e dois elétrons (e-). 

 image.

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Enquanto isso, na área do cátodo na célula de combustível, o oxigênio gasoso é forçado a passar pelo catalisador, onde forma dois átomos de oxigênio. Esses átomos têm uma forte carga negativa que puxa os dois prótons de hidrogênio pela membrana de troca. 

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Os elétrons viajam simultaneamente pelo ânodo e percorrem o circuito externo, gerando eletricidade, e posteriormente retornam à área do cátodo da célula de combustível.

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Fuel Cell Module.

Módulo de célula de combustível

Todas essas reações ocorrem em uma pilha de células. As pilhas de células estão contidas em um sistema maior que inclui gerenciamento de combustível, água e ar, controle de refrigerante, hardware e software. O tamanho e uso dos sistemas variam de acordo com suas aplicações, que vão desde transporte até máquinas industriais e energia auxiliar capaz de suplementar a rede elétrica.

Vantagens da tecnologia de célula de combustível

  • Ao converterem energia potencial química diretamente em energia elétrica, as células de combustível evitam um gargalo térmico (uma consequência da segunda lei da termodinâmica) e, portanto, são inerentemente mais eficientes do que motores de combustão, que primeiro precisam converter energia potencial química em calor e depois em trabalho mecânico.
  • A ausência de emissões pelo escapamento oferece uma vantagem ambiental em comparação com um motor de combustão interna.
  • Células de combustível possuem poucas peças móveis, o que aumenta a confiabilidade e reduz a necessidade de manutenção em comparação com um motor de combustão interna.
  • Quando o hidrogênio é gerado a partir de uma fonte de eletricidade renovável (como energia solar, eólica ou hídrica), ele se torna um combustível totalmente renovável e sem carbono com emissão zero.
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