Qual é a taxa de eficiência energética para células a combustível de hidrogênio?

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Qual é a fonte de energia mais eficiente? Thinkstock

Em vez de queimar combustível como os motores convencionais, as células a combustível de hidrogênio funcionam por meio de um processo eletroquímico. Para produzir eletricidade, os átomos de hidrogênio são ionizados em um lado de uma membrana eletrolítica. Enquanto os prótons passam, os elétrons precisam percorrer o caminho mais longo através de um circuito externo, criando uma corrente elétrica à medida que se movem. Assim que os elétrons alcançam o outro lado e se emparelham com os prótons, o hidrogênio se combina com o oxigênio do ar, resultando em um pouco de calor e água como subprodutos.

No nível básico, o processo é bastante eficiente. Dependendo do tipo de célula de combustível de hidrogênio, a taxa de eficiência tende a ser em média cerca de 60 por cento da quantidade total de energia sendo liberada pelo processo acima. No entanto, células a combustível de hidrogênio em grande escala com carbonato fundido ou óxido sólido como membrana eletrolítica podem usar tanto o calor quanto a eletricidade produzidos para obter eficiência extra, chegando a 85%. Enquanto isso, as células de combustível portáteis, como as membranas de eletrólito de polímero (PEM) usadas em carros com células de combustível, obtêm de 50% a 60% de eficiência, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA.

OK, mas como isso se compara a um carro normal? Incrivelmente bem. Por mais legal que seja dirigir nossos carros com o que basicamente equivale a explosões controladas e dinossauros líquidos, os motores de combustão interna são tudo menos eficientes. Sem contar o tempo gasto em marcha lenta, perda de energia ao longo da linha de transmissão, resistência do ar e fricção, a maioria dos motores a gasolina perdem cerca de 62 por cento de sua energia de combustível apenas para o calor desperdiçado.

Mas sempre há um problema quando você mexe com a termodinâmica e a eficiência energética. No caso do hidrogênio, é um problema de produção. O hidrogênio pode ser o elemento mais abundante no universo, mas a menos que você tenha vontade de cair na superfície do sol (traga uma bebida gelada e sapatos de sola grossa!), Você não encontrará o elemento em lugar nenhum de graça. O hidrogênio aqui na Terra está sempre ligado a alguma coisa, o que significa que precisa ser extraído, um processo que é caro, demorado e consome uma quantidade enorme de energia.

Atualmente, a maior parte do nosso hidrogênio é produzido por eletrólise ou por extração do gás natural em um processo chamado reforma a vapor. (O gás natural também é um combustível fóssil.) Embora a reforma a vapor seja o método mais comum de produção industrial de hidrogênio, ele requer uma boa quantidade de calor e é extremamente ineficiente. O hidrogênio produzido pela reforma a vapor, na verdade, tem menos energia do que o gás natural com o qual a reforma a vapor começa. Além disso, ao contrário das células de combustível de hidrogênio, o processo produz poluição - então, é realmente mais eficiente em termos de energia apenas usar os próprios hidrocarbonetos como combustível.

No entanto, há esperança. Embora ainda não tenhamos encontrado uma maneira viável de obter hidrogênio barato, as coisas estão melhorando. O custo dos materiais está caindo e há várias maneiras potencialmente mais fáceis de coletá-los, como aproveitar algas produtoras de hidrogênio e usar metano de aterros sanitários. Um futuro movido a hidrogênio pode estar à vista, ou é pelo menos um ponto no horizonte.

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Fontes

  • Suplee, Curt. "Não aposte em um carro a hidrogênio tão cedo." Washington Post. 17 de novembro de 2009. (28 de julho de 2010). http://www.washingtonpost.com/wpdyn/content/article/2009/11/16/AR2009111602668.html
  • Departamento de Energia dos EUA. "Tecnologias Avançadas e Eficiência Energética". Guia de economia de combustível. 2010. (22 de julho de 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
  • Departamento de Energia dos EUA. "Desafios." Guia de economia de combustível. 2010. (22 de julho de 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fcv_challenges.shtml
  • Departamento de Energia dos EUA. "Veículos com célula de combustível". Guia de economia de combustível. 2010. (22 de julho de 2010). http://www.fueleconomy.gov/feg/fuelcell.shtml
  • Programa de Hidrogênio do Departamento de Energia dos EUA. "Células de combustível de hidrogênio". Folha de dados da célula de combustível DOE. Outubro de 2006. (22 de julho de 2010). www.hydrogen.energy.gov/pdfs/doe_fuelcell_factsheet.pdf



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