Como opção de sustentabilidade, veículos de baixa emissão estão cada dia mais se popularizando e ganhando visibilidade – uma alternativa para quem pensa no meio ambiente são as células a combustível.
O veículo de Célula a combustível é bem semelhante a um veículo elétrico, com configuração semelhante, apenas distinguindo-se pela presença de um tanque/cilindro de combustível e/ou reformador. A reforma de combustíveis para hidrogênio pode ser realizada internamente no veículo, se este possuir reformador antes de ser utilizado na célula a combustível.
João Vitor Leme, estudante de geografia – IG/UNICAMP, explica que as células a combustível são um dispositivo eletroquímico que conseguem transformar, mas não armazenar, energia química em energia elétrica e, através de reações químicas entre um combustível gasoso e um oxidante, elas conseguem gerar uma corrente elétrica contínua.
Este dispositivo tem alta eficiência de operação, baixos níveis de ruídos, recuperação de calor, rápido abastecimento, é leve e consegue entregar boa autonomia para a locomoção do veículo. O hidrogênio é o principal combustível utilizado por uma célula a combustível, mas secundariamente pode-se utilizar etanol, gasolina e/ou metanol.
Funcionamento
A célula a combustível tem sua estrutura composta por um ânodo, que é um eletrodo negativo, um catodo, eletrodo positivo, e um eletrólito.
A transformação de energia ocorre a partir de duas reações químicas parciais através dos eletrodos separados por eletrólito. Nesse sistema, o hidrogênio é introduzido no ânodo, que será quebrado em prótons e elétrons pelo catalisador que recobre a ânodo. Os íons positivos vão para o catalisador atravessando o eletrólito, que consiste no meio condutor de eletricidade, para então se combinar com o oxigênio, resultando em água e calor. Os elétrons, por não conseguirem atravessar o eletrólito, irão gerar uma corrente elétrica ao circularem pelo sistema externo.
Por ser uma fonte geradora, pode fornecer energia elétrica por tanto tempo que lhe seja fornecido combustível, diferentemente de uma bateria típica, que tem a energia máxima disponível limitada pela quantidade de reagentes armazenados nela.
“Além de veículos automotores, as células combustíveis podem ser empregadas em espaçonaves, equipamentos móveis, geração de energia elétrica e aplicações militares. Atualmente, há aproximadamente seis tipos de células a combustível, que são classificadas segundo sua temperatura de operação e material empregado como eletrólito, o que as fazem ter aplicações específicas dependendo de cada situação, com suas vantagens e desvantagens”, comenta João.
Sustentabilidade
Seus benefícios se dão por utilizar hidrogênio como combustível que não emite materiais poluentes e seu principal produto resultante de suas reações é vapor d’água.
Outro benefício está relacionado com sua alta eficiência energética, que possui a capacidade de converter mais de 85% de energia de um combustível em energia elétrica e térmica; nos veículos elétricos, a bateria converte cerca de 60% enquanto os veículos a combustão interna não chegam a 25%.
“Ao se pensar para além de veículos, as células combustíveis garantem a segurança energética de países, visto que o hidrogênio pode ser obtido pela eletrólise da água ou reforma de combustíveis como o etanol, gasolina, metanol, etc.”, explica.
Popularidade
João afirma que a tecnologia ainda se encontra em estágio emergente, pois, mesmo que a célula combustível tenha sido criada por volta de 1840, suas primeiras aplicações práticas só ocorreram na década de 1960 em espaçonaves.
Os veículos de célula combustível ainda possuem barreiras no mercado, pois, em 2017, apenas 3.382 unidades foram comercializadas no mundo, frente aos 86 milhões de veículos de combustão interna.
Sua difusão também encontra barreiras que se relacionam com o seu alto valor, produção e transporte do hidrogênio, que ainda é custoso e não possui toda infraestrutura necessária.
O Brasil já criou programas para incentivar o desenvolvimento de células a combustível, sendo criado pelo então Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) em 2002, o “Programa Brasileiro de Células a Combustível” (ProCaC), que em 2005 vira o “Programa de Ciência, Tecnologia e Inovação para a Economia do Hidrogênio” (ProH2).
Atualmente, vêm sendo criados protótipos de veículos com célula a etanol, que são células a combustível que reformam o etanol diretamente em seu sistema, sem necessitar de um reformador para a parte feita até o momento.
Essa tecnologia foi denominada como “Célula de Combustível e-Bio”, criada pela Nissan, que desde 2016 testa protótipos dessa tecnologia no Brasil. Esta tecnologia é uma ótima alternativa para uma mobilidade mais sustentável para o Brasil, que é um grande produtor de etanol, conseguindo aproveitar sua capacidade técnica e infraestrutura já disponível.
João Vitor Leme estuda Geografia na UNICAMP e faz pesquisas relacionadas a geografia, mobilidade, energias renováveis e sustentabilidade
