células a combustível: ácido fosfórico (pafc)

Wilson Braga Júnior

INTRODUÇÃO ÀS ENERGIAS RENOVÁVEISCélulas a combustível: Ácido Fosfórico (PAFC)

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

Objetivos do trabalho

● Aplicações práticas da tecnologia PAFC.

● Detalhes do combustível: Hidrogênio.

● Descrição e especificidades da célula PAFC.

● Funcionamento da célula a combustível.

Célula a combustível

● Conversão direta química-eletricidade.

● Associação de células, 0,6-0,7V. (Stack)

● Resíduo: água.

O

O

H

H

O hidrogênio

● Portador de energia.

● 48% produzido a partir do gás natural.

Oxidação parcial

Separação com vapor

Gás Natural

48%

Petróleo30%

Eletrólise4% Carvão

Mineral18%

Eletrólise

O hidrogênio

● Gasto de energia em compressão.

● Gasto de energia em transporte.

● Gasto de energia em produção.

Custos de produção e suas tecnologias

Células combustíveis a ácido fosfórico

● Dissociação do ácido fosfórico com concentração próxima a 100% para o transporte de íons H+.

● Aceita níveis de CO de até 1%

● Combustível geralmente gás natural reformado.

● Processo simples com baixos níveis de manutenção.

Instalação típica de uma PAFC

Aplicações a nível mundial das células PAFC

● Temperatura de operação de 160°C a 220°C.

● Temperaturas baixas reduzem a capacidade de transporte de íons e aumenta a severidade da contaminação do CO.

Detalhes dessa tecnologia

● Maior desenvolvimento tecnológico.

● Processo simples com baixos níveis de manutenção.

● Dispositivos de conversão disponíveis comercialmente.

● Custos consideravelmente elevados.

Aplicações a nível mundial das células PAFC

Detalhes da célula PAFC

● Redução 27t para 18t

● Fabricante UTC

● Mais de 200 unidades Vendidas no mundo

● Potência 200MW

CENPES/Petrobras

● Aquisição da célula de 200kW PAFC

● Testes da tecnologia.

● Projetos de reforma de Gás Natural e Etanol.

● Custo de US$900.000 e 4.500 US$/kW

● Projetos de geração e armazenagem de hidrogênio.

● Eficiência média de 38%.

Detalhes célula PAFC 1kW

● Compra de componentes e montagem em um pequeno laboratório

● Utilização do hidrogênio comercial a 99%

● Operação durante 250h gerando 10 l de água

● Eficiência média de 38%.

Curva da célula 1kW

P = V*I

Detalhes célula PAFC 50kW

● Sistema fechado com reformador a injeção devapor

● 6.000h de operação

● LG-Caltex Oil Corp

● Processo de produção automatizado

Curva da célula 50kW

Comparação de células.

● Características da célula de 50kW.

Conclusões

● Dificuldades relacionadas ao Hidrogênio

● Tecnologia promissora a médio prazo principalmente associada a outras fontes renováveis.

● PAFC já possui módulos comerciais e é uma das tecnologias mais desenvolvidas.

● PAFC baixa manutenção, elevada disponibilidade e desenvolvida principalmente para aplicações estáticas.

Obrigado!

Wilson Braga Jr. –wbj99@yahoo.com.br