O Honda FCX Clarity, hoje o
único
carro com a pilha oferecido a público, e os componentes do sistema:
jogo de baterias de íon de lítio, pacote de pilhas a combustível e
central eletrônica, da esquerda para a direita
O FCX anterior é abastecido com
hidrogênio em um posto da Califórnia, nos EUA; embaixo,
o
funcionamento: oxigênio e hidrogênio são admitidos na pilha, que produz
eletricidade e emite apenas vapor d'água |
Uma forma de propulsão que dispensa combustíveis fósseis, tem baixíssimo
nível de ruído, não emite nenhum poluente — apenas vapor d'água — e não
usa energia elétrica tem tudo para substituir o motor a combustão,
talvez já na próxima década. Trata-se da pilha a combustível (fuel cell
em inglês).
O sistema é um dispositivo de conversão de energia eletroquímica e, até
certo ponto, funciona como uma pilha destas que usamos em brinquedos e
eletrônicos. A pilha contém elementos químicos em seu interior, que são
convertidos em eletricidade — até que se esgotem, sendo então a pilha
recarregada ou substituída. No caso da pilha a combustível, os elementos
químicos são oxigênio e hidrogênio e, como eles são fornecidos de modo
contínuo, a pilha mantém a produção de energia indefinidamente.
A primeira pilha a combustível foi elaborada em 1839 por William Grove.
A partir da eletrólise, em que uma corrente elétrica separa o oxigênio
do hidrogênio contidos na água, Grove percebeu que poderia inverter o
processo para obter energia elétrica a partir daqueles elementos. As
atuais pilhas a combustível podem ser de vários tipos, adequados a
finalidades tão diferentes quanto unidades de geração de energia,
pequenos equipamentos elétricos (computadores portáteis, por exemplo) e,
o que nos interessa em particular, automóveis.
Os tipos mais comuns são a pilha de óxido sólido, adequada a geradores
estacionários; a pilha alcalina, usada no programa espacial americano
desde os anos 60; a pilha de metanol direto, não muito eficiente; a de
ácido fosfórico, apropriada a pequenas unidades geradoras de energia; e
a mais viável para uso em veículos: a pilha de membrana de troca de
prótons (PEMFC na sigla em inglês). Esse tipo de pilha compõe-se de
quatro elementos: o anodo, ou pólo negativo, que conduz os elétrons das
moléculas de hidrogênio; o catodo, ou pólo positivo, que distribui
oxigênio para o catalisador; o eletrólito ou membrana de troca de
prótons, que conduz os íons com carga positiva; e o catalisador, que
facilita a reação do oxigênio com o hidrogênio.
E como isso tudo funciona? O hidrogênio sob pressão entra na pilha pelo
anodo e passa pelo catalisador. Quando a molécula de hidrogênio entra em
contato com a platina do catalisador, ela se divide em prótons e
elétrons. Estes elétrons, ao ser conduzidos pelo anodo, produzem energia
para um circuito externo (no caso dos carros, um motor elétrico) e então
retornam para o lado do catodo. Os prótons passam pela membrana.
Enquanto isso, o oxigênio do ar é admitido no catodo e também passa pelo
catalisador, onde se combina aos prótons e elétrons para formar água
(H2O). Essa reação produz apenas calor e água — nenhum tipo de poluente.
Como a reação em uma pilha a combustível produz apenas 0,7 volt por
célula,
diversas células devem ser combinadas em um conjunto, o stack,
para elevar a tensão ao patamar desejado.
A pilha nos
automóveis
O grande benefício da pilha a combustível nos veículos é sua eficiência
na produção de energia se comparada aos motores a combustão. Uma pilha
abastecida com hidrogênio puro obtém eficiência de 80%, isto é, consegue
aproveitar 80% da energia contida no hidrogênio para produzir energia
elétrica.
Continua |
)
)
)
)
)