10.4 TECNOLOGIAS

Os diferentes tipos de CaCs ou tecnologias associadas encontram-se em diferentes estágios de desenvolvimento. Alguns tipos de tecnologias foram ou estão sendo abandonados por problemas de durabilidade ou sensibilidade a contaminadores. Por outro lado, algumas outras tecnologias estão em desenvolvimento acelerado e começam a ocupar lugar no mercado.

Os principais tipos existentes estão listados a seguir, juntamente com a terminologia pela qual são mais conhecidos em língua inglesa.

(1) CaC com eletrólito alcalino ou CaC alcalina – alkaline fuel cell (AFC);

(2) CaC com eletrólito de membrana polimérica ou CaC de membrana polimérica – proton exchange membrane fuel cell (PEMFC);

(3) CaC com eletrólito ácido ou CaC ácida – phosforic acid fuel cell (PAFC);

(4) CaC com eletrólito de carbonato fundido ou CaC de carbonato fundido – molten carbonate fuel cell (MCFC);

(5) CaC com eletrólito de óxido sólido ou CaC de óxido sólido – solid oxide fuel cell (SOFC);

(6) CaC de óxido sólido de temperatura intermediária – intermediate temperature solid oxide fuel cell (ITSOFC);

(7) CaC alimentada diretamente com metanol – direct methanol fuel cell (DMFC);

(8) CaC alimentada diretamente com etanol – direct ethanol fuel cell (DEFC).

O hidrogênio é o combustível mais adequado, e todas as CaCs podem funcionar com esse gás. Todavia, conforme já mencionado, outros combustíveis também podem ser utilizados.

O Quadro 06 apresenta as reações totais nas CaCs para diversos combustíveis.

Combustível Reação total

Hidrogênio (H2) H2 + ½O2 → H2O

Metanol (CH3OH) CH3OH + 3/2O2 → 2H2O + CO2

Etanol (C2H5OH) C2H5OH + 3O2 → 3H2O + 2CO2

Monóxido de carbono (CO) CO + ½O2 → CO2

Metano (CH4) CH4 + 2O2 → 2H2O + CO2

O Quadro 07 apresenta as reações que ocorrem no anodo e no catodo de cada tipo de CaC apresentado, além de algumas outras informações importantes acerca desses tipos de CaCs.

Após o Quadro 07, apresenta-se, a seguir, em complementação às informações do Quadro 07, uma descrição sumária de cada um dos tipos apresentados de CaCs (sub-itens 9.4.1 a 9.4.8).

Tipo de CaC Eletrólito Temperaturas de operação (°C) Reação(ões) no anodo Reação(ões) no catodo Aplicação(ões)

AFC Solução de KOH 50 a 120a H2 + 2OH– → 2H2O + 2e– ½O2 + H2O + 2e– → 2OH– Espaciais e militares, transporte

PEMFC Membrana polimérica 20 a 125 H2 → 2H+ + 2e– ½O2 + 2H+ + 2e– → H2O Transporte e geração de baixa potência

PAFC Ácido ortofosfórico (H3PO4) 160 a 220 H2 → 2H+ + 2e– ½O2 + 2H+ + 2e– → H2O Transporte pesado, geração de média potência, co-geração

MCFC Carbonatos fundidos de Li + K 550 a 660 H2 + CO3–2 → H2O + CO2 + 2e–

CO + CO3–2 → 2CO2 + 2e– ½O2 + CO2 + 2e– → CO3–2 Geração de potência intermediária e de base, co-geração

SOFC Zircônia (ZrO2) estabilizada com ítria 850 a 1.000 H2 + O–2 → H2O + 2e–

CO + O–2 → CO2 + 2e–

CH4 + 4O–2 → 2H2O + CO2 + 8e– ½O2 + 2e– → O–2

2O2 + 8e– → 4O–2 Geração de potência intermediária e de base, co-geração

ITSOFC Óxidos de cério 400 a 600 H2 + O–2 → H2O + 2e–

CO + O–2 → CO2 + 2e–

CH4 + 4O–2 → 2H2O + CO2 + 8e– ½O2 + 2e– → O–2

2O2 + 8e– → 4O–2 Transporte

DMFC Membrana polimérica 80 a 140 CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e– 3/2O2 + 6H+ + 6e– → 3H2O Transportes e portáteis

DEFC Membrana polimérica 100 a 130 C2H5OH + 3H2O → 2CO2 + 12H+ + 12e– 3O2 + 12H+ + 12e– → 6H2O Transportes e portáteis