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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