Avaliação da eficiência de uma célula a combustível estacionária de ácido fosfórico

Abstract

Recebido em 10/5/06; aceito em 9/2/07; publicado na web em 30/7/07 EFFICIENCY EVALUATION FOR STATIONARY PHOSPHORIC ACID FUEL CELL. Operation and performance of a commercial PAFC power plant were analyzed. Processes influencing energy conversion efficiency were studied in each module of the fuel cell power plant. The main processes were simulated using mass and energy balance equations, and the results were validated by means of experimental data. It was concluded that the electrical efficiency is higher in comparison with microturbines. The main result achieved is a better understanding of balance of plant processes, knowledge necessary for fuel cell power plant development.Keywords: fuel cell; balance of plant; efficiency. INTRODUÇÃOCélulas a combustível são alternativa interessante e promissora na solução dos problemas ambientais provocados pela geração de energia elétrica a partir de combustíveis fósseis. A vantagem da utilização das células a combustível, quando comparadas aos sistemas termoelétricos convencionais, consiste na sua elevada eficiên-cia. O fato de um processo ser mais eficiente que outro significa que para uma mesma quantidade de energia elétrica gerada o consumo de combustível é menor. Com isso, a quantidade de poluentes que são lançados para o meio ambiente, como CO 2 , CO, NO x , SO x , hidrocarbonetos e particulados, pode ser reduzida 1 . Células a combustível são dispositivos eletroquímicos que convertem a energia química de um combustível (normalmente o hidrogênio) em eletricidade [1][2][3][4] . As células são classificadas segundo o eletrólito utilizado, sendo as principais tecnologias descritas a seguir:• célula de eletrólito polimérico, ou com membrana de troca protônica (PEMFC): opera em temperaturas baixas (em torno de 80 °C) e por isso utiliza catalisadores de platina. É adequada à utilização estacionária de pequena potência e à aplicação veicular; célula alcalina (AFC): o eletrólito é uma solução de KOH e conduz íons OH -. Foi bastante utilizada no programa espacial americano, mas sua sensibilidade a CO 2 previne sua utilização em sistemas terrestres. A célula alcalina opera em temperaturas próximas de 100 °C; • célula de ácido fosfórico (PAFC): o ácido fosfórico é condutor protônico a temperaturas entre 150 e 200 °C. O catalisador de platina é menos sensível à contaminação por CO nesta faixa de temperatura e por isso a célula PAFC apresenta comprovada durabilidade e é bastante adequada à geração estacionária de energia; • célula de carbonato fundido (MCFC): o eletrólito conduz íons CO 3 2-em temperaturas em torno de 700 °C, o que a torna adequada à cogeração e à geração estacionária. A célula MCFC pode, em princí-pio, ser alimentada diretamente com hidrocarbonetos, convertidos a hidrogênio pelo processo de reforma interna; • célula de óxido sólido (SOFC): funciona em temperaturas entre 800 e 1000 °C e pode ser alimentada com hidrogênio e monóxido de carbono. A alta temperatura de operação dificulta a construção e encarece a tecnologia, razão pela qual se buscam cerâmicas condutora...

Mapeamento Através De Indicadores Tecnológicos Da Utilização De Materiais

“…Célula a combustível é um dispositivo que converte eletroquimicamente combustíveis químicos em eletricidade; é, essencialmente, uma bateria que não para de fornecer corrente elétrica por causa da contínua alimentação externa de combustível (Camparin et al, 2007;Souza, 2010). Em outras palavras, é uma bateria na qual os dois eletrodos não são consumidos durante a descarga, mas agem simplesmente como locais para a reação entre combustível e oxidante (Bressiani et al, 2015).…”

Preparação e caracterização de eletrocatalisadores PtRu, PtSn, PtRh, PtRuRh e PtSnRh para oxidação direta de álcoois em células a combustível tipo PEM utilizando a metodologia da redução por álcool

“…O fato de um processo ser mais eficiente que outro significa que para uma mesma quantidade de energia elétrica gerada o consumo de combustível é menor. Com isso, a quantidade de poluentes que são lançados para o meio ambiente, como CO 2 , CO, NO x , SO x , hidrocarbonetos e particulados, extremamente nocivos para a saúde e responsáveis por fenômenos atmosféricos indesejáveis como, por exemplo, o efeito estufa e a chuva ácida, podem ser reduzidos [15][16] .…”