Termoeletricidade turbina células a combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/12/2012

A equipe já construiu dois protótipos da célula a combustível turbinada com sua cerâmica termoelétrica.
[Imagem: Empa]

Turbo para células a combustível

As células a combustível de óxido sólido estão entre as mais promissoras tecnologias para gerar energia de forma não poluente.

Contudo, embora alcancem uma eficiência típica de 95%, elas operam em temperaturas ao redor dos 900ºC.

Isso torna difícil seu uso em automóveis e aviões, bem como significa que uma quantidade considerável de energia está se perdendo na forma de calor.

Andre Heel, do Instituto EMPA, na Suíça, apresentou uma sugestão para transformar esse problema em oportunidade: fazer um upgrade nas células SOFC (Solid oxide fuel cell) usando conversores termoelétricos.

É o que ele chama de um "turbo" para as células a combustível.

"Isso fará mais do que aumentar a eficiência da célula a combustível: tecnologias de conversão de energia de alta eficiência são também a forma mais efetiva para conservar recursos valiosos," defende ele.

Cerâmica termoelétrica

Materiais termoelétricos, que convertem uma diferença de temperatura em eletricidade, não são nenhuma novidade, podendo ser comprados no comércio.

O problema é que eles operam bem em temperaturas até os 300ºC, muito abaixo da faixa operacional das células a combustível.

Agora, a equipe de Heel, que congrega pesquisadores de três outras instituições suíças, descobriu um material promissor que pode ser a resposta para aumentar a temperatura de operação dos materiais termoelétricos.

O material é um manganato de cálcio com tungstênio, pertencente a uma classe de óxidos conhecida como perovskitas - essencialmente uma cerâmica muito resistente ao calor.

Os compostos desse material são química e termalmente estáveis, não são tóxicos e podem ser produzidos em grandes volumes a baixo custo.

Célula a combustível fria

Os resultados iniciais são tão promissores que a equipe está planejando fazer mais do que simplesmente turbinar as células a combustível.

Em vez de simplesmente colocar os materiais termoelétricos do lado de fora das células a combustível para capturar o calor liberado, os pesquisadores pretendem inserir o material termoelétrico na própria estrutura da célula, criando uma célula a combustível híbrida.

A ideia é usar os conversores termoelétricos como eletrodos na célula a combustível, ou seja, no ponto onde se dão as reações químicas.

"É uma ideia ambiciosa. Mas uma ideia com um potencial gigantesco porque os materiais cerâmicos de alta temperatura usados nas células a combustível de óxidos sólidos não são muito diferentes dos óxidos tipo perovskita," disse Anke Weidenkaff, membro da equipe.

A equipe já construiu dois protótipos de sua célula a combustível turbinada e os primeiros dados indicam que, além de esfriar a célula, a tecnologia híbrida resulta em uma produção adicional de 10% de eletricidade.