Ipen busca fontes alternativas de geração de energia

A busca por processos de desenvolvimento sem agressão ao meio ambiente é, hoje, o grande desafio tecnológico no mundo. Com essa visão, pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), em São Paulo, implantam um projeto que visa ao estudo e o incrementamento tecnológico de células de combustível para a produção de eletricidade, como forma de buscar fontes alternativas de geração de energia não poluente e que sejam renováveis. No Ipen são estudadas duas concepções, as de baixas temperaturas – células de membranas poliméricas (PEMFC) e as de alta temperatura – células de eletrólito de óxido sólido (SOFC).

Um dos aspectos desse projeto é a investigação do uso da mistura etanol/vapor de água como um combustível alternativo para as células de combustível que operam em altas temperaturas, as chamadas SOFC (solid oxide fuel cell) .“O grande atrativo de se desenvolver essas células de SOFC, está na possibilidade de geração locais de energia elétrica sempre que houver necessidade”, explica a engenheira de materiais Sônia Mello.

“Em todo o mundo, as atenções dos centros de pesquisas e de muitas indústrias, estão voltadas a solucionar questões que envolvem tanto os materiais como também os processos de fabricação e projeto das SOFC. Dentro do Ipen, um grupo de pesquisa, do qual participo, desenvolve os materiais que compõe tanto o núcleo (conjuntos de anodos, eletrólitos e cátodos), como os interconectores e selantes utilizados nas células a combustível de SOFC. Constitui como uma das metas deste projeto, o domínio de tecnologias e processamentos dos materiais voltados para a fabricação destes componentes. Também convém destacar o uso de matérias-primas nacionais nestas tecnologias emergentes”, comenta Sônia Mello.

As células a combustíveis de óxidos sólidos operam em maior temperatura (próximo de 1000°C) e são capazes de gerar energia elétrica da ordem de kilo-watts a mega-watts de potência. Esta alta eficiência na geração de energia faz com que esta concepção apresente grande potencial, para ser utilizada no caso de falha no abastecimento de energia pela rede elétrica, por exemplo, em locais onde a energia é imprescindível, como nos hospitais.

Análoga a uma pilha, a energia elétrica de uma célula a combustível é gerada a partir de uma reação eletroquímica, ou seja, a energia liberada pela reação química é convertida diretamente em energia elétrica. Entretanto, a principal diferença, que constitui numa grande vantagem, já que no caso da célula a combustível, a produção de energia ocorre sempre que está é alimentada com combustível que pode ser o gás hidrogênio, monóxido de oxigênio, metanol, etanol ou até gás natural. “Atualmente, é considerada uma das formas mais limpas de geração de energia elétrica, pois os produtos destas reações são água e calor e, em alguns casos dióxido de carbono”, explica a pesquisadora.

O processo de reação dessa célula é feito por meio do combustível, que é alimentado do lado do anodo – por exemplo o hidrogênio (H²). Do lado do catodo é introduzido o oxidante, no caso o oxigênio (O²). Num eletrólito condutor iônico (ex. zirconia), o oxigênio na forma de íon (O=), se difunde no sentido catodo-eletrólito-anodo. Ao entrar em contado com o hidrogênio na interface eletrólito/anodo, eles reagem entre si formando água e liberando dois elétrons por cada molécula de água formada: H²+ ½ O² ž H²O + 2 e-. Estes elétrons são recolhidos por um condutor elétrico transformando diretamente parte da energia de reação em eletricidade.