Utilização de células a combustível: os benefícios e a integração com o sistema de reforma a vapor do etanol

Abstract

As células combustíveis, capazes de transformar energia química de um combustível em energia elétrica e térmica, são uma interessante alternativa para solução dos problemas ambientais causados pelo uso de combustíveis fósseis e para diminuição da dependência com nações detentoras de maior potencial petrolífero, as quais determinam os valores do mercado internacional dos combustíveis. Embora a tecnologia tenha ganhado destaque mais recentemente, o processo é conhecido há anos: trata-se de uma série de reações químicas em um recipiente que contenha dois eletrodos de cargas diferentes, ligados a um dispositivo receptor de elétrons em uma ponta e em outra ponta imergidos num meio de passagem de íons – eletrólito. O mecanismo funciona de forma análoga ao das pilhas e baterias eletroquímicas, diferindo na alimentação, que no caso das células a combustível é contínua, enquanto nas pilhas/baterias não. O hidrogênio é o combustível mais pesquisado e mais utilizado nos projetos de células combustíveis já existentes. Isso se deve a seu alto valor de energia por massa, que garante uma ótima eficiência no processo. Outro ponto positivo do hidrogênio são os produtos obtidos nas reações: além da energia elétrica, obtêm-se vapor de água e calor. Assim, não contribui para o aquecimento global, pois não libera gases causadores do efeito estufa. O combustível hidrogênio pode ser obtido de diversas formas, uma delas é a reforma a vapor do etanol, que possibilita o reaproveitamento de uma fonte renovável que existe em abundância no Brasil. Desenvolve-se, então, mais uma via de obtenção de energia renovável a partir dos produtos obtidos da cana-de-açúcar, demonstrando que cultivar essa gramínea pode ser determinante para o desenvolvimento da economia brasileira nos próximos anos. Focam-se nesse trabalho as vantagens de se obter o hidrogênio a partir da reforma de etanol, analisando as características e pontos positivos desse combustível quando utilizado em células a combustível. Além de determinar, baseado em bibliografia pesquisada, quais as células que podem utilizar esse combustível de reforma sem maiores prejuízos aos componentes internos (eletrodos, eletrólito e catalisadores) e atentar para o aumento de eficiência proporcionado quando integramos reformador e célula, reaproveitando o calor liberado no funcionamento da célula combustível para aquecer o reformador de etano

Fuel cells, capable of transforming chemical energy of a fuel into electricity and thermal energy, they an interesting alternative for solving environmental problems caused by fossil fuels and to decrease the dependence of nations possessing greater oil potential, which determines the values of the international fuel market. Although technology has gained prominence more recently, the process has been known for years: it is a series of chemical reactions taking place in a container with two electrodes of different charges, one are connect to an electron acceptor and another immersed in a means of passage of íons - electrolyte.The mechanism works analogously to electrochemical cells and batteries, differing in power, which in the case of fuel cells is continuous while the batteries not. Hydrogen fuel is the most researched and widely used in designs for fuel cells already exist. This is due to its high energy per weight which ensures an optimum efficiency in the process. Another plus point of hydrogen are the products obtained in the reactions: In addition to electricity, you get water vapor and heat. So, does not contribute to global warming because they do not release greenhouse gases. The hydrogen fuel can be obtained in several ways, one is the steam reforming of ethanol, which allows the reuse of a renewable resource which exists in abundance in Brazil. Develops, then one more way of obtaining renewable energy from the products obtained from sugar cane, showing that vegetable can be instrumental in the development of the Brazilian economy in coming years. They focus in this work the advantages of obtaining hydrogen from ethanol reforming, analyzing the characteristics and strengths of the fuel when used in fuel cells. In addition to determining, based on the literature reviewed, which cells can use this fuel reform without major damage to internal components (electrodes, electrolyte, and catalysts) and watch for the increased efficiency provided when integrated reformer and cell reuses the heat released the operation of the fuel cell to heat the ethanol reformer