Introdução a 5 tipos de células de combustível

Uma célula de combustível de membrana de troca de prótons utiliza uma membrana de troca de prótons como eletrólito. Neste tipo de célula a combustível, o gás hidrogênio é alimentado através do ânodo enquanto o gás oxigênio é fornecido ao cátodo, com a membrana de troca de prótons atuando como eletrólito entre eles. Durante a reação eletroquímica, o gás hidrogênio no ânodo é dividido em prótons e elétrons. Enquanto os prótons passam pela membrana de troca de prótons, os elétrons fluem através de um circuito externo, gerando energia elétrica. No cátodo, o oxigênio se combina com prótons e elétrons, produzindo vapor d'água como subproduto. Os PEMFCs oferecem vantagens como alta densidade de potência, tempo de inicialização rápido e conversão de alta eficiência, tornando-os amplamente utilizados em veículos de transporte como carros e caminhões leves.

Uma célula de combustível alcalina emprega uma solução de hidróxido de potássio como eletrólito. Nos AFCs, o gás hidrogênio é decomposto em íons e elétrons de hidrogênio no ânodo. Os íons de hidrogênio atravessam a solução de hidróxido de potássio, enquanto os elétrons fluem através de um circuito externo, gerando energia elétrica. No cátodo, o oxigênio se combina com íons e elétrons de hidrogênio, resultando em água como subproduto. Os AFCs apresentam conversão e durabilidade de alta eficiência, mas devido à corrosividade da solução de hidróxido de potássio, eles encontram ampla aplicação em áreas específicas como aeroespacial e defesa.

Uma célula de combustível de ácido fosfórico emprega ácido fosfórico como eletrólito. Nos PAFCs, o gás hidrogênio é dividido em prótons e elétrons no ânodo. Os prótons migram através do eletrólito do ácido fosfórico, enquanto os elétrons fluem através de um circuito externo, gerando energia elétrica. No cátodo, o oxigênio se combina com prótons e elétrons, produzindo água como subproduto. Os PAFCs oferecem conversão e estabilidade de alta eficiência, comumente aplicados em grupos geradores e sistemas de cogeração.

Uma célula de combustível de óxido sólido utiliza um material de óxido sólido como eletrólito. Em uma SOFC, o gás hidrogênio é decomposto em prótons e elétrons no ânodo. Os prótons migram através do eletrólito de óxido sólido, enquanto os elétrons fluem através de um circuito externo, gerando energia elétrica. No cátodo, o oxigênio sofre oxidação ao se combinar com prótons e elétrons, gerando íons de oxigênio. Esses íons de oxigênio passam através do eletrólito de óxido sólido de volta ao ânodo, onde reagem com o gás hidrogênio, produzindo vapor d'água como subproduto. Os SOFCs oferecem vantagens como conversão de alta eficiência, flexibilidade de combustível e longa vida útil, tornando-os comumente usados ​​em grupos geradores e sistemas de cogeração.

Uma célula de combustível de carbonato fundido (MCFC) também é uma célula de combustível de alta temperatura que emprega carbonato fundido como eletrólito. Em um MCFC, o gás combustível normalmente consiste em uma mistura de hidrogênio e dióxido de carbono. Esses gases são decompostos em íons carbonato e elétrons na zona de reação anódica. Os íons carbonato podem migrar através do eletrólito de carbonato fundido em altas temperaturas e, na zona de reação catódica, combinar-se com o oxigênio para gerar água, dióxido de carbono e elétrons. Os elétrons fluem através de um circuito externo, produzindo energia elétrica. A temperatura operacional dos MCFCs geralmente varia de 600 a 700 graus Celsius.