Energia

Célula a combustível de metano opera em temperatura prática

Célula a combustível de metano opera em temperatura prática
O segredo de toda a inovação está no catalisador, que permitiu simplificar toda a célula a combustível. [Imagem: Georgia Tech/Liu lab]

Célula a combustível de metano

As células de combustível são extremamente promissoras, emitindo apenas água como resíduo, mas têm tropeçado em temperaturas operacionais muito elevadas, o que as torna pouco práticas.

Isso pode ter acabado de mudar, graças a uma nova célula que funciona com combustível de baixo custo a temperaturas comparáveis à dos motores de automóveis.

Yu Chen e seus colegas do Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA, reprojetaram toda a célula de combustível com a ajuda de um catalisador de combustível inovador.

O catalisador dispensa a alimentação por hidrogênio combustível puro, fabricando o seu próprio hidrogênio a partir do metano, um gás barato e prontamente disponível. O hidrogênio é um combustível limpo, mas que ainda está dependendo de avanços na fotossíntese artificial para sair da cadeia do petróleo e se tornar ambientalmente correto e mais barato.

Mas um ganho igualmente interessante parece ter surgido do redesenho que a equipe fez na célula de combustível: Sua temperatura operacional caiu drasticamente.

Célula a combustível fria

Células de combustível de metano geralmente requerem temperaturas de 750 a 1.000 graus Celsius para funcionar. Esta nova versão precisa de apenas cerca de 500º C, o que fica abaixo da temperatura dos motores a combustão dos automóveis, que operam a até 600º C.

Essa temperatura mais baixa pode provocar uma redução de custos em cascata na tecnologia auxiliar necessária para operar a célula de combustível, potencialmente levando a nova célula à viabilidade comercial.

"Nossa célula pode criar um sistema robusto e simples que usa aço inoxidável para fazer os interconectores," disse o professor Meilin Liu - interconectores são peças que ajudam a unir muitas células de combustível em uma pilha ou unidade funcional.

"Acima de 750º C, nenhum metal suportaria a temperatura sem oxidação, então você teria muita dificuldade em obter materiais, e eles seriam extremamente caros e frágeis, e contaminariam a célula," acrescentou o pesquisador.

Diminuir a temperatura para 500º C resolve esse gargalo.

Além disso, a nova célula também elimina a necessidade de um importante equipamento auxiliar, chamado reformador de vapor, que normalmente é necessário para converter metano e água em hidrogênio.

Uso estacionário

Infelizmente a tecnologia não é adequada para ser usada em carros, sendo mais promissora para usos estacionários.

"A expectativa é que você possa instalar este dispositivo como um aquecedor de água sem tanque. Ele vai funcionar com gás natural para abastecer sua casa. Isso economizaria os enormes custos de novas usinas de energia e grandes expansões das redes elétricas," sugeriu Liu.

Bibliografia:

A robust fuel cell operated on nearly dry methane at 500 °C enabled by synergistic thermal catalysis and electrocatalysis
Yu Chen, Ben deGlee, Yu Tang, Ziyun Wang, Bote Zhao, Yuechang Wei, Lei Zhang, Seonyoung Yoo, Kai Pei, Jun Hyuk Kim, Yong Ding, P. Hu, Franklin Feng Tao, Meilin Liu
Nature Energy
DOI: 10.1038/s41560-018-0262-5

A tailored double perovskite nanofiber catalyst enables ultrafast oxygen evolution
Bote Zhao, Lei Zhang, Dongxing Zhen, Seonyoung Yoo, Yong Ding, Dongchang Chen, Yu Chen, Qiaobao Zhang, Brian Doyle, Xunhui Xiong, Meilin Liu, Nature Communications
Nature Energy
DOI: 10.1038/ncomms14586




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