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Carros elétricos: a bateria ou a célula de combustível?

Carros elétricos: a bateria ou a célula de combustível?
Os veículos elétricos alimentados por célula a combustível oferecem várias vantagens em relação àqueles alimentados por baterias, mas os custos ainda são um obstáculo.[Imagem: Universidade de Delaware/Jeffrey Chase]

Carros de emissão zero

A rota rumo aos veículos de emissão zero tomou dois caminhos diferentes, um em direção aos carros elétricos a bateria, como o Tesla, e o outro em direção aos carros movidos a células de combustível, como o Toyota Mirai.

Mas qual é a melhor aposta a longo prazo, tanto em termos tecnológicos, quanto em termos de custo?

Em um artigo publicado pela revista Nature, Brian Setzler e colegas da Universidade de Delaware, nos EUA, fazem algumas contas simples para defender que, qualquer que seja o caminho a percorrer, ele deverá ser trilhado a bordo de um carro movido a célula de combustível.

Em resumo, o argumento da equipe parece ser incontestável: os carros elétricos alimentados por célula de combustível preservam melhor as vantagens dos automóveis a gasolina, como um custo inicial mais baixo, uma longa autonomia e um reabastecimento rápido.

Mas a equipe defende que, para tudo isto se tornar realidade, pode ser necessário fazer avançar uma nova tecnologia de célula a combustível, diferente da que está sendo trabalhada pela maioria das equipes e indústrias ao redor do mundo.

Carros elétricos: a bateria ou a célula de combustível?
Já existem carros movidos com as células a combustível defendidas pelos pesquisadores - carros bem pequenos ainda. [Imagem: UPC]

Tecnologia das células a combustível

Para a equipe, o problema está na dependência dos caros catalisadores à base de platina apresentada pelas células de combustível tradicionais, conhecidas como PEMFCs, sigla em inglês para células a combustível de membrana de troca de prótons. É por isto que eles estão apostando em uma tecnologia alternativa, chamada HEMFC, sigla para célula de combustível de membrana da troca de hidróxido, que tem grandes vantagens de custo.

A razão para essa mudança é uma questão de aritmética simples.

"Para que os carros a célula de combustível se tornem realidade, o DOE [Departamento de Energia dos EUA] estabeleceu um custo do sistema de US$ 30 por quilowatt, o que se traduz em cerca de US$ 2.400 por carro. Neste momento, o custo das PEMFCs é de US$ 52 por kilowatt, que é uma melhoria grande em relação a onde a tecnologia começou.

"Mas o catalisador representa apenas cerca de US$ 12 desse total, deixando US$ 40 para o custo dos outros componentes. Então, mesmo que façamos algumas mágicas, não podemos completar o restante do caminho até aquele objetivo de US$ 30 usando as PEMFCs," argumentou o professor Yushan Yan, coordenador da equipe.

Carros elétricos: a bateria ou a célula de combustível?
Os esforços em busca de uma nova tecnologia para as baterias também seguem vigorosos, o que pode mudar o jogo. [Imagem: William Dichtel/Northwestern University]

Trabalhar juntos

No artigo, a equipe reconhece que há desafios a vencer, e defende algumas providências para que o caminho rumo aos carros a células de combustível possam se tornar uma realidade.

"Em primeiro lugar, para se tornarem uma realidade comercial, os motores a células de combustível têm que atingir uma paridade de custo com seus equivalentes a gasolina. E passar de uma plataforma ácida, com a PEMFC, para um sistema base, com a HEMFC, permitirá um benefício colateral na redução de todos os custos associados.

"Então, se concordarmos que essa é a melhor abordagem, precisamos juntar todos os membros da comunidade de pesquisa da HEMFC. Se quisermos ter sucesso, temos que trabalhar juntos," disse Yan, acrescentando que apenas ter um custo mais baixo pode não ser suficiente.

"Não é possível comparar nossos resultados de hoje com os de ontem ou do dia anterior. Para ter sucesso comercialmente com as HEMFCs temos que igualar ou superar o desempenho das PEMFCs. É simples assim - não podemos ter sucesso sem alcançar uma paridade de desempenho," concluiu Yan.

É claro que todos estes comparativos podem mudar se a outra rota, a dos carros elétricos a bateria, se deparar com uma inovação tecnológica disruptiva - uma que consiga melhorar as baterias.

Bibliografia:

Activity Targets for Nanostructured Platinum Group Metal-Free Catalysts in Hydroxide Exchange Membrane Fuel Cells
Brian P. Setzler, Zhongbin Zhuang, Jarrid A. Wittkopf, Yushan Yan
Nature Nanotechnology
Vol.: 11, 1020-1025
DOI: 10.1038/nnano.2016.265




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