Célula a combustível flexível poderá alimentar robôs e drones

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/10/2021

Os módulos da célula a combustível podem ser minúsculos, e montados por encaixe, para gerar mais energia para equipamentos de maior consumo.
[Imagem: Wonchan Hwang et al. - 10.1021/acsenergylett.1c01460]

Célula a combustível flexível

Engenheiros coreanos desenvolveram uma célula a combustível flexível, um dispositivo que pode converter diversos combustíveis, do hidrogênio ao metano, diretamente em eletricidade.

Embora vistas como uma das alternativas mais promissoras para um futuro de energia limpa, as células a combustível são equipamentos rígidos e pesados, construídos com diversas camadas de membranas montadas em placas metálicas, além de diversos componentes para unir essas placas rígidas e pesadas.

Uma célula a combustível flexível não apenas torna o equipamento inteiro muito mais leve, como também permite pensar em outras aplicações além dos veículos, até mesmo equipamentos portáteis, como computadores e celulares.

O protótipo é uma derivação de uma célula de combustível de membrana de eletrólito de polímero (PEMFC) passiva, que aproveita o próprio ar ambiente.

A equipe espera que sua célula a combustível flexível possa ter uma ampla gama de aplicações em dispositivos que requerem movimentos mecânicos, como drones e robôs, e em dispositivos eletroquímicos baseados em eletrodos de membrana polimérica, que são utilizados em diversos processos, incluindo eletrólise de água e conversão de CO2.

Protótipos com várias células montadas em série.
[Imagem: Wonchan Hwang et al. - 10.1021/acsenergylett.1c01460]

Montagem por encaixe

A unidade básica da célula tem um formato cônico, o que permitiu a simplificação dos componentes e ainda facilita a montagem, permitindo que as peças sejam empilhadas como copos de papel, dispensando os parafusos, porcas, arruelas, flanges e outras peças necessárias nas células atuais.

Como o interior do próprio tubo funciona como canal para o combustível, o projeto também elimina a necessidade de uma placa de campo de fluxo. Além disso, a placa bipolar é leve e compacta por ser feita com uma malha de aço inoxidável, e não com uma placa inteiriça.

Como resultado, o peso total das peças, excluindo o conjunto de eletrodo da membrana, foi reduzido para menos de 60%.

Outra característica importante da nova célula de combustível é a sua estrutura 3D flexível, baseada no princípio do origami: O projeto de treliça cônica reversa permite que a célula seja facilmente curvada e até dobrada a 90 °, o que reduziu seu volume em quase 50% sem degradação no desempenho - o protótipo alcançou 897,7 W/kg quando alimentado com hidrogênio.

Por último, também é possível aumentar a potência total de saída conectando vários módulos em série, com as unidades individuais sendo conectadas simplesmente inserindo as partes tubulares umas nas outras.

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