Eletrólito sólido-ácido poderá viabilizar células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/12/2003

A viabilização de células a combustível baratas e robustas para utilização nos automóveis do futuro pode estar um pouco mais próxima da realidade, graças a um trabalho de engenheiros do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Estados Unidos). Eles conseguiram produzir um novo eletrólito que resolve várias limitações das células a combustível até agora produzidas.

Em um artigo publicado na versão online da revista Science, Sossina Haile e seus colegas anunciaram ter criado um eletrólito à base de fosfato. O eletrólito é o material que vai dentro da célula a combustível. A nova substância, que atende pelo nome técnico de fosfato dihidrogenado de césio é melhor do que os demais eletrólitos até agora utilizados, que são à base de sulfatos.

"É uma forma totalmente nova de construir células a combustível que abre tremendas possibilidades para a simplificação do sistema," afirma Haile, que recentemente criou eletrólitos sólido-ácidos, a partir tanto de fosfatos quanto de sulfatos, capazes de transferir corrente ao longo da célula a combustível de tal forma que minimiza o uso de componentes caros que se desgastam rapidamente.

O desenvolvimento das células a combustível, normalmente utilizando eletrólitos de polímeros, tem sido retardado por uma série de problemas técnicos. Os principais deles são a incapacidade da célula em operar em altas temperaturas, a exigência de complicados sistemas de controle da água e a incapacidade de controlar a difusão do combustível.

O que a pesquisadora fez foi construir um novo tipo de célula a combustível que resolve esses problemas, utilizando um eletrólito sólido-ácido. Esse tipo de eletrólito tem propriedades únicas, que ficam entre as propriedades do ácido normal e as dos sais normais, sendo particularmente eficiente na condução de prótons quando aquecido.

Até agora o uso dos sólidos-ácidos tem sido marginal por serem solúveis em água e difíceis para se fabricar. Em seu trabalho anterior, Haile conseguiu construir uma célula a combustível que opera acima de 100º C. Desta forma, a água se vaporiza, não representando risco de solubilizar o eletrólito. Mas ainda restava um problema: o eletrólito CsHSO₄ utilizado reage com o hidrogênio, o combustível da célula, na presença do catalisador, fazendo com que a produção de energia da célula decaia com o tempo.

A descoberta agora relatada consiste justamente na solução desse problema. Os cientistas substituíram o CsHSO₄ por CsH₂PO₄, que não reage com o hidrogênio, fazendo com que a célula mantenha sua capacidade de geração de energia ao longo do tempo. Inicialmente os cientistas acreditavam que a degradação do novo composto em um sal inútil para o processo inviabilizaria sua utilização. Entretanto, eles descobriram que, umidificando as câmeras do anodo e do catodo com um nível relativamente baixo de vapor d'água, evita-se a desidratação do composto, mantendo-se a geração de energia elétrica por um longo período.

A nova célula a combustível com eletrólito sólido-ácido pode ser operada em temperaturas entre 100 e 300º C. Nestas altas temperaturas a atividade do catalisador é otimizada, resultando em células a combustível mais eficiente, além de permitir a utilização de catalisadores mais baratos.

Além disso, a possibilidade de que o catalisador seja contaminado pelo monóxido de carbono diminui, o que torna desnecessária a purificação do vapor como acontece nas células que utilizam polímeros, reduzindo a complexidade do equipamento.

Por último, o sistema pode ser simplificado pelo fato de que o radiador necessário para manter a célula a cerca de 200º C é muito menor do que aquele necessário para limitar a temperatura a 90º C. Agora os cientistas deverão resolver o problema representado pela solubilidade dos eletrólitos em água, o que poderia definitivamente abrir caminho para o uso extensivo das células a combustível.

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