Energia

Novo polímero poderá virar o jogo das células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/08/2005

O calor sempre foi um problema para as células a combustível. Normalmente, vislumbrando-se aplicações portáteis, como automóveis ou equipamentos eletrônicos, ou há muito calor - no caso das células a combustível de cerâmica -, ou há calor de menos - no caso das células a combustível de polímeros. As duas situações restringem a eficiência das células.

Embora as células de membranas poliméricas (PEM) sejam consideradas as mais promissoras para aplicações portáteis, sua baixa temperatura operacional - e conseqüente baixa eficiência - tem restringido sua viabilização como uma tecnologia prática.

Mas agora pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia, Estados Unidos, desenvolveram um novo composto químico que poderá permitir que as células a combustível PEM operem a temperaturas muito mais altas, sem umidade, o que poderá finalmente representar sua viabilização técnica para aplicações em automóveis, por exemplo, além de torná-las muito mais baratas para serem fabricadas.

A equipe do Dr. Meilin Liu descobriu que um composto químico chamado triazol é significativamente mais eficaz no aumento da condutividade e na redução da dependência da umidade em membranas de polímeros. A pesquisa foi publicada no último exemplar do Jornal da Sociedade Química Americana.

"O triazol irá reduzir significativamente muitos dos problemas que têm impedido que as células a combustível poliméricas se tornem úteis em coisas como carros, telefones celulares e laptops," diz o Dr. Liu. "Ele terá um efeito dramático."

Essencialmente, uma célula a combustível produz eletricidade por meio da conversão do hidrogênio e do oxigênio em água. Para fazer isto, as células necessitam de uma membrana de troca de prótons, um material especialmente tratado, que se parece bastante com uma embalagem plástica, para conduzir os prótons - íons positivamente carregados - e bloquear os elétrons. Esta membrana é a chave para se construir uma boa célula a combustível.

As membranas PEM atuais têm vários problemas, que impedem a disseminação de seu uso. Primeiro, sua temperatura de operação é tão baixa que mesmo uma quantidade-traço de monóxido de carbono no hidrogênio irá contaminar o catalisador de platina da célula a combustível. Para evitar esta contaminação, o hidrogênio deve passar por um caro processo de purificação, o que torna as células a combustível uma alternativa muito cara emrelação às baterias convencionais ou mesmo em relação aos motores a gasolina dos geradores. A temperaturas mais altas, como as que são permitidas pela membrana contendo triazol, a célula a combustível pode tolerar níveis muito mais altos de monóxido de carbono contido no hidrogênio.

O uso do triazol também resolve o mais persistente problema das células a combustível - o calor. As células a combustível cerâmicas atualmente no mercado funcionam a temperaturas muito altas - ao redor de 800º C - e são muito quentes para a maioria das aplicações portáteis, como equipamentos eletrônicos, por exemplo.

Embora as células PEM atuais possam operar a temperaturas muito mais baixas, elas são muito menos eficientes do que as células cerâmicas. As membranas poliméricas devem ser mantidas relativamente frias, para que possam reter a umidade que necessitam para conduzir prótons. Para isso, as células a combustível poliméricas têm sido forçadas a trabalhar a temperaturas abaixo dos 100º C. Essa necessidade de se retirar o calor tem tornado as células PEM mais complexas e caras, além de reduzir sua eficiência.

Mas utilizando as membranas contendo triazol, a equipe do Dr. Liu conseguiu fazer com que as células a combustível operassem a até 120º C, eliminando a necessidade de um sistema para gerenciamento da água e simplificando dramaticamente o sistema de resfriamento.