Célula a combustível flex usa 11 combustíveis diferentes

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/05/2018

Embora não tenham sido incluídas neste teste, existem também células a combustível a biodiesel, além das biocélulas que geram e armazenam eletricidade.[Imagem: NPS]

Célula protônica cerâmica

As células a combustível, que geram eletricidade diretamente, sem combustão, são tecnologias promissoras, mas têm andado de lado nos últimos anos devido a uma série de entraves técnicos.

Existem vários tipos dessas células, consumindo os mais diversos tipos de combustíveis. As mais promissoras são as alimentadas a hidrogênio, que só liberam água como resíduo, mas várias delas são autenticamente "flex", podendo trabalhar com vários combustíveis.

Uma equipe da Escola de Minas do Colorado, nos EUA, está chamando agora a atenção para uma tecnologia menos conhecida - uma célula a combustível protônica cerâmica - que levou a capacidade flex ao extremo.

Chuancheng Duan e seus colegas demonstraram que essa classe relativamente nova de células de combustível apresenta tanto a durabilidade de longo prazo quanto a flexibilidade de combustível necessárias para se tornar uma alternativa comercial viável.

Flex pra valer: 11 combustíveis

A equipe testou sua célula cerâmica usando 11 combustíveis diferentes - hidrogênio, metano, gás natural doméstico (com e sem sulfeto de hidrogênio), propano, n-butano, i-butano, iso-octano, metanol, etanol e amônia.

Todos apresentaram rendimento excelente e a célula suportou milhares de horas de operação.

"As células de combustível de cerâmica protônicas (PCFCs) são muito flexíveis em temos de combustível. Podemos alimentá-las com todos os tipos de combustíveis do mundo real e produzir eletricidade," destacou o professor Ryan O'Hayre.

"Isso é muito diferente de outras células de combustível que funcionam apenas com hidrogênio. Algumas células de combustível de óxido sólido de alta temperatura (SOFCs) também funcionam com outros combustíveis, mas são muito exigentes - se você as alimenta com outros combustíveis além do hidrogênio, elas ficam suscetíveis a contaminação e degradação, e seu desempenho cai rapidamente com o tempo. Nossas células de combustível não enfrentaram esses problemas com testes de longo prazo," acrescentou.

Protótipos comerciais

Células a combustível flex são interessantes porque hoje não se consegue comprar hidrogênio muito facilmente, e o gás encontrado ainda é fabricado a partir de combustíveis fósseis. Já etanol ou propano, por exemplo, são combustíveis prontamente disponíveis. E poder escolher entre 11 opções é um grande facilitador.

Os testes duraram 10 vezes mais do que qualquer teste anterior, e envolveram 10 células a combustível rodando simultaneamente, permitindo testar todos os combustíveis durante milhares de horas.

"O teste mais longo durou 8.000 horas, o que é quase um ano inteiro. A taxa de degradação da maioria das células a combustível foi menor do que 3% por 1.000 horas, o que atende às exigências de produtos comerciais," disse Duan.

Uma empresa privada, a Fuel Cell Energy, já se interessou pela tecnologia e irá trabalhar com a equipe para construir protótipos em escala comercial para novos testes de eficiência e durabilidade.

Bibliografia:

Highly durable, coking and sulfur tolerant, fuel-flexible protonic ceramic fuel cells
Chuancheng Duan, Robert J. Kee, Huayang Zhu, Canan Karakaya, Yachao Chen, Sandrine Ricote, Angelique Jarry, Ethan J. Crumlin, David Hook, Robert Braun, Neal P. Sullivan, Ryan O’Hayre
Nature
Vol.: 557, pages217-222
DOI: 10.1038/s41586-018-0082-6