Célula a combustível sem membrana é nova promessa de energia limpa

Redação do Site Inovação Tecnológica 

O projeto é mais simples do que as células convencionais - e não entope a membrana, porque não tem membrana.
[Imagem: Alonso Moreno Zuria et al. - 10.1016/j.rser.2020.110045]

Membranas

Embora esteja em andamento um esforço concentrado para inaugurar a "Economia do Hidrogênio", as células a combustível têm sido a grande decepção dessa migração para uma matriz energética limpa.

As células a combustível podem transformar o hidrogênio ou outros combustíveis diretamente em eletricidade, liberando apenas água como resíduo. Mas a tecnologia não avançou o quanto se esperava, com equipamentos grandes e pesados e que funcionam em temperaturas altíssimas.

Mas uma nova esperança acaba de ser anunciada por uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Científicas do Canadá.

Alonso Zuria e seus colegas criaram uma célula a combustível sem membrana, que captura o oxigênio diretamente do ar. A membrana de separação é um dos maiores gargalos da tecnologia, com uma predisposição crônica para entupir, fazendo a célula a combustível parar de funcionar.

"As células de combustível convencionais são como sanduíches, com a membrana no meio. Em vez disso, optamos por trabalhar em um projeto de camada única. Tivemos que determinar como organizar e espaçar os eletrodos para maximizar o uso do combustível, mantendo em mente a concentração de oxigênio no ar ambiente," explicou o professor Mohamed Mohamedi, coordenador da equipe.

Célula a combustível sem membrana

A equipe está trabalhando especificamente com células a combustível que transformam etanol ou metanol em eletricidade.

Essas células perdem tensão ao longo do tempo - e, eventualmente, param de funcionar - porque as moléculas de álcool (metanol ou etanol) no compartimento anódico da célula a combustível cruzam a membrana que as separa do compartimento catódico. E, quando isso acontece, as moléculas de oxigênio no compartimento catódico reagem com o álcool, causando uma queda na voltagem.

"Quando se tira a membrana, o metanol ou etanol reage com o oxigênio, assim como nas células a combustível convencionais. Para evitar quedas de tensão, tivemos que desenvolver eletrodos seletivos no compartimento catódico. Esses eletrodos permanecem inativos na presença de moléculas de álcool, mas são sensíveis ao oxigênio que gera eletricidade," explicou Mohamedi.

O protótipo de célula de combustível sem membrana alimentou um LED por quatro horas usando 234 microlitros de metanol.

Os pesquisadores agora pretendem otimizar a célula de combustível para que ela possa usar etanol, um combustível mais verde, que pode ser produzido a partir de biomassa e de resíduos agrícolas. O etanol também fornece mais energia por unidade equivalente de volume.

Bibliografia:

Artigo: Prospects of membraneless mixed-reactant microfluidic fuel cells: Evolution through numerical simulation
Autores: Alonso Moreno Zuria, Juan Carlos Abrego-Martinez, Shuhui Sun, Mohamed Mohamedi
Revista: Renewable and Sustainable Energy Reviews
Vol.: 134, 110045
DOI: 10.1016/j.rser.2020.110045