A eletrificação do setor de transportes, um dos maiores consumidores
de energia do mundo, é fundamental para a futura resiliência energética e
ambiental.
A eletrificação deste setor exigirá células de combustível de alta
potência (isoladas ou em conjunto com baterias) para facilitar a transição para
o uso da eletricidade nos carros e camiões a barcos e aviões.
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| Imagem//McKelvey School of Engineering / WUST |
As células de combustível líquido são uma alternativa atraente
às células de combustível de hidrogénio tradicionais porque eliminam a
necessidade de transportar e armazenar hidrogénio. Eles podem ajudar a
alimentar veículos subaquáticos não tripulados, drones e, eventualmente,
aeronaves elétricas, tudo a um custo significativamente menor. Essas células de
combustível também poderiam servir para aumentar a autonomia dos atuais
veículos elétricos movidos a bateria.
Agora, engenheiros da McKelvey School of Engineering da
Universidade de Washington, em St. Louis, desenvolveram células a combustível
de boro-hidreto direto (DBFC) de alta potência que operam com o dobro da tensão
das células a combustível de hidrogênio convencionais.
A equipe de pesquisa, liderada por Vijay Ramani , Professor
Distinto da Universidade Roma B. e Raymond H. Wittcoff, foi pioneira a identificar
uma faixa ideal de taxas de fluxo, arquiteturas de campo de fluxo e tempos de
residência que permitam uma operação de alta potência. Essa abordagem aborda os
principais desafios dos DBFCs, ou seja, a distribuição adequada de combustíveis
e oxidantes e a mitigação de reações parasitárias.
É importante ressaltar que a equipe demonstrou uma tensão
operacional de célula única de 1,4 ou superior, o dobro da obtida em células a
combustível de hidrogénio convencionais, com potências de pico próximas de 1
watt / cm 2 . Dobrar a tensão permitiria um projeto de célula de combustível
menor, mais leve e mais eficiente, o que se traduz em vantagens gravimétricas e
volumétricas significativas ao montar várias células numa pilha para uso
comercial. Sua abordagem é aplicável a outras classes de células de combustível
líquido.
"A abordagem de
engenharia de transporte de reagentes fornece uma maneira fácil e elegante de
aumentar significativamente o desempenho dessas células de combustível enquanto
ainda usa componentes existentes", disse Ramani. "Seguindo as nossas diretrizes, mesmo as
células de combustível líquidas implantadas comercialmente atualmente podem
obter ganhos de desempenho."
A chave para melhorar qualquer tecnologia de célula de
combustível existente é reduzir ou eliminar reações colaterais. A maioria dos
esforços para atingir esse objetivo envolve o desenvolvimento de novos
catalisadores que enfrentam obstáculos significativos em termos de adoção e
implantação em campo.
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| Imagem//(dr) Zhongyang Wang |
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"Os fabricantes
de células de combustível geralmente são relutantes em gastar dinheiro ou
esforços para adotar um novo material", disse Shrihari
Sankarasubramanian, um cientista da equipe de Ramani. "Mas alcançar o mesmo ou melhor aprimoramento
com o hardware e os componentes existentes muda completamente o sentido."
"As bolhas de hidrogénio formadas na superfície do catalisador são um problema para as
células a combustível diretas de boro-hidreto de sódio e podem ser minimizadas
pelo design racional do campo de fluxo", disse Zhongyang Wang,
ex-membro do laboratório de Ramani que ganhou sua Doutorado pela WashU em 2019
e agora está na Pritzker School of Molecular Engineering da Universidade de
Chicago. "Com o desenvolvimento
dessa abordagem de transporte de reagentes, estamos no caminho do aumento e
implantação".
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Referencia//TheSource
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