UNING FACULDADE INGCENTRO DE CINCIAS EXATASDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELTRICA

MARCELO BENASI RAPHAEL SANTOS DO NASCIMENTO VINICIUS CAMPOS

CLULAS COMBUSTVEIS

MARING2015

MARCELO BENASI RAPHAEL SANTOS DO NASCIMENTO VINICIUS CAMPOS

CLULA COMBUSTIVEL

Trabalho de GTD apresentado UNING - Faculdade Ing como requisito parcial para obteno da nota no curso de Engenharia Eltrica.Orientador: Vinicius Soletti

MARING2015SUMRIO

1 INTRODUO.............................................................................................1.1 HISTRIA...................................................................................................2 DESENVOLVIMENTO................................................................................2.1 PRINCPIO DE FINCIONAMENTO............................................................2.2 SITUAAO ATUAL NO BRASIL...............................................................2.3 VANTAGENS...............................................................................................2.4 DESVANTAGENS......................................................................................2.5 APLICAES...........................................................................................2.5.1 CENTRAIS ELTRICAS ESTACIONRIAS.................................................2.5.2 CENTRAIS ELTRICAS DE DISTRIBUIO...........................................2.5.3 VEICULOS ELTRICOS MOTORIZADOS...............................................2.5.4 EQUIPAMENTOS ELRICOS PORTATEIS.............................................2.6 TIPOS DE CLULAS COMBUSTIVEIS...................................................2.7 EQUIPAMENTOS E/OU FABRICANTES................................................2.8 TECNOLOGIAS ATUAIS, GERAO EXISTENTES, E INVESTIMENTOS ATUAIS DE CLULA A COMBUSTIVEL A NVEL MUNDIAL.............................3 CONCLUSO................................................................................................3.1 COMPARATIVO COM A MATRIZ ENERGTICA.........................................4 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.............................................................

1. INTRODUO

1.1 HISTRIAAs clulas combustveis existem h muito tempo. As primeiras experincias so de 1838. William Robert Grove, um advogado/cientista do Pas de Gales, criou a clula Grove. O dispositivo tinha um eletrodo de platina imerso em cido ntrico, e um eletrodo de zinco em sulfato de zinco. Gerava 12 ampres de corrente a 8 volts. Grove o chamou de bateria de clula mida. Ento, ele criou uma clula combustvel usando dois eletrodos de platina. Uma extremidade de cada eletrodo ficava em cido sulfrico, enquanto as outras extremidades eram seladas em recipientes contendo hidrognio e oxignio. O dispositivo produzia uma corrente estvel entre os dois eletrodos, e um volume crescente de gua nos recipientes selados. Grove conseguiu decompor e reformar a gua com esse dispositivo. Ele combinou vrios desses conjuntos de eletrodos em uma bateria a gs.Em 1889, os qumicos britnicos Ludwig Mond e Charles Langer usaram ar e gs de carvo industrial na tentativa de construir uma verso prtica da bateria a gs de Grove. Eles chamaram o dispositivo de clula combustvel.O engenheiro britnico Francis Thomas Bacon modificou o projeto da clula combustvel de Mond e Langer em 1932. Ele substituiu a platina por gaze de nquel nos eletrodos, e trocou o eletrlito de cido sulfrico por potssio alcalino, que menos corrosivo. Ele deu a isso o nome de clula de Bacon; o dispositivo era uma verso preliminar da clula combustvel alcalina. Apenas em 1959 Bacon finalmente conseguiu construir uma mquina que produzisse uma quantidade significativa de energia. Sua mquina produzia 5 kilowatts, e alimentava uma mquina de soldagem.

Figura 1 - Este um diagrama daclula combustvel de William Robert Grove.Naquele mesmo ano, Harry Karl Ihrig, engenheiro que trabalhava na fabricante de implementos agrcolas Allis-Chalmers, nos EUA, construiu o primeiro trator movido a clula combustvel. Ihrig criou uma pilha de clulas combustveis com 1.008 clulas, que abastecia um trator de 20 cavalos.A prxima campe de energia de clulas combustveis foi a agncia espacial norte-americana, a NASA. No incio da dcada de 1960, a NASA precisava de uma forma de fornecer energia a naves espaciais tripuladas. As clulas combustveis eram a resposta. Elas eram mais seguras que a energia nuclear, mais baratas que a energia solar, e mais leves que baterias. O interesse pelo uso de clulas combustveis na Terra aumentou nos Estados Unidos com os problemas de importao de petrleo na dcada de 1970. Pesquisas continuam tentando encontrar a melhor combinao de combustveis, eletrodos e eletrlitos para todos os tipos de aplicaes.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 PRINCPIO DE FUNCIONAMENTOTodas as clulas de combustvel so constitudas por dois eltrodos, um positivo e outro negativo, designados por, ctodo e nodo, respectivamente.Igualmente, todas as clulas tm um electrlito, que tem a funo de transportar os ies produzidos no nodo, ou no ctodo, para o elctrodo contrrio, e um catalisador, que acelera as reaces electroqumicas nos elctrodos.A modo de exemplo, utilizando ohidrogniocomo combustvel e o oxignio como oxidante, as reaes no nodo e ctodo na clula de combustvel so as seguintes, respectivamente:

nodo:H2(g)->2H+(aq)+2eCtodo:1/2 O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e-> H2O(g)

Ohidrognio(combustvel) alimentado ao nodo da clula de combustvel (ver figura), onde oxidado no catalisador de platina (camada difusiva/cataltica), havendo a produo de dois eltrons e dois protes hidrognio, H+(reao nodo).De seguida, os eltrons produzidos pela reao de oxidao do hidrognio so transportados atravs de um circuito eltrico e utilizados para produzirem trabalho (corrente contnua). Por sua vez, os protes produzidos na reao andica so transportados do nodo para o ctodo, atravs do eletrlito (no centro da clula).No ctodo, o oxignio alimentado e reage com os protes transportados atravs do eletrlito e com os eltrns provenientes do circuito eltrico (reao ctodo). O produto final da reao que ocorre no ctodo o vapor de gua.

Figura 2 Esquema de Clula a Combustivel Reagente/Produto Gasoso

Noutro tipo distinto de clulas de combustvel, o oxignio reduzido pelos eltrns do circuito eltrico no ctodo e, de seguida, o seu in transfere-se atravs do eletrlito para o nodo, onde se combina com os ins de hidrognio.A seleo do eletrlito de extrema importncia, visto que este deve permitir somente a transferncia de ins do nodo para o ctodo, ou vice-versa. Se os eltrns ou outras substncias transferirem-se atravs do eletrlito do nodo para o ctodo, ou vice-versa, a performance global da clula de combustvel fica seriamente afectada.Por sua vez, de maneira a obter-se o funcionamento mais eficiente possvel de uma clula de combustvel, os eltrodos devem ter elevadas reas de contato e o eletrlito deve ter uma espessura reduzida. Um eletrlito comum nas clulas de combustvel um cido, com ins H+mveis.Na prtica, cada uma das clulas de combustvel pode produzir uma diferena de potencial inferior ou igual a 1 V. Isto significa que para se obterem nveis teis de potncia eltrica tm de se associar diversas clulas de combustvel em srie (pilha).Deste modo, um sistema de clulas de combustvel apresenta a vantagem de ser modular e, por isso, tem a possibilidade de ser construdo para uma ampla gama de potncias eltricas, podendo ir dos mWatts at aos Mwatts.

Figura 3 Interligao das clulas de combustivel

As clulas de combustvel so interligadas entre si por pratos bipolares (ver figura). Estes pratos devem ser bons condutores deeletricidade, e ter canais ao longo da sua superfcie, de maneira a possibilitar o escoamento do combustvel no nodo e do ar ou oxignio no ctodo. Ao mesmo tempo, estes devem permitir um bom contato eltrico com os eltrodos, ser o menos espesso possvel e de fabrico barato. Um requisito adicional o de evitar as fugas de reagentes. O desenho e o fabrico das conexes entre as clulas de combustvel de extrema importncia para o sistema, e contribui em grande parte para o custo da pilha.2.2 SITUAO ATUAL NO BRASILComo reflexo das aes conduzidas no exterior para desenvolvimento desse assunto, observa-se no Brasil diversas iniciativas nesse sentido, podendo-se destacar as seguintes:

aes das agncias financiadoras MCT/FINEP, CNPq, FAPESP e outras respondendo ao interesse dos pesquisadores e dos dirigentes destas organizaes; interesse das companhias de energia, instituies associadas e da ANEEL em avaliar o papel do hidrognio ou outros combustveis na matriz energtica do pas; interesse da Petrobrs e ANP em aumentar o uso de gs natural (GN); projetos financiandos pelos fundos setoriais CT-PETRO e CT-ENERG; financiamento de pequenas empresas pelo programa PIPE da FAPESP; investimento da FAPESP em eletroqumica e clula a combustvel, no estado de So Paulo,e de organizaes similares, em outros estados, em catlise; companhias incubadas por universidades; investimentos prvios em centros de excelncia em catlise heterognea, petrleo e gs natural, criados pela Petrobrs via CENPES; investimentos prvios em centros de anlise de materiais. investimentos em projetos de demonstrao com recursos prprios (COPEL, PETROBRAS, CEMIG, AES do Brasil).

Visando uma melhor organizao dos esforos de P&D em clula a combustvel no pas, poriniciativa do MCT/CGEE, foi realizado um levantamento preliminar para identificar entidadesatuando em temas relacionados ao assunto. Posteriormente, foramrealizadas visitas prospectivas a diversas instituies dos estados de So Paulo, Rio de Janeiro, Minas Gerais e Paran. Para realizar esse levantamento a Secretaria Tcnica do CT-ENERG convidou a Dra. Helena Li Chum, atualmente trabalhando no NREL National Renewable Energy Laboratory Golden, CO EUA, auxiliada por colaboradores brasileiros. Como resultado desse esforo, foi produzido um relatrio inicial escrito e um final na forma de apresentao, j apresentado ao Comit Gestor do CTENERG, o qual serviu de ponto de partida para a elaborao deste programa. importante destacar que tambm foram consideradas para esse fim as contribuies advindas de longas e produtivas discusses com pesquisadores e agentes dos rgos pblicos e privados em vrios encontros e tambm como resultado das visitas ao longo do trabalho de prospeco. Recentemente, num evento promovido pelo MCT / CGEE, com esses mesmos representantes, foram estabelecidas as bases para elaborao final deste documento.

Deve-se reconhecer que no h no pas um nico agente ou grupo de agentes capaz de desenvolver e compreender todo o processo cientfico e tecnolgico para P&D e aplicaes de clulas a combustvel. Alm disso, a criao de uma nova indstria exige um tipo de P&D diferente do modo como muitas agncias governamentais esto habituadas a operar. Por esses motivos, as melhores chances de sucesso ocorrero, sem dvida, se soubermos:i)desenvolver um esforo coordenado para recompor e compartilhar a infra-estrutura de P&D j instalada, devidamente revigorada por recursos a serem obtidos pelo programa;ii) instalar apropriada e estrategicamente a nova infraestrutura a ser criada;iii)cuidar do desenvolvimento dos recursos humanos; iv)prover meios de realizar uma efetiva troca de informaes e conhecimentos entre os diversos grupos e especialistas envolvidos; v) mobilizar de maneira coordenada os recursos de vrias agncias envolvidas para acelerar o desenvolvimento de companhias brasileiras e colaboraes nacionais e internacionais, quando apropriadas. Os itens enumerados anteriormente so caractersticos do trabalho em rede e essa filosofia dever ser claramente compreendida e adotada no desenvolvimento do programa.

2.3 VANTAGENS Uma clula de combustvel pode converter mais do que 90% da energia contida num combustvel em energia eltrica e calor. No ano de 1996, as clulas de combustvel com cido fosfrico (CCAF) apresentavam uma eficincia de converso eltrica de 42%, com uma elevada produo de calor; Centrais de produo de energia atravs de clulas de combustvel podem ser implementadas junto dos pontos de fornecimento permitindo a reduo dos custos de transporte e de perdas energticas nas redes de distribuio; A habilidade para co-gerar calor, ou seja, para alm de produzir eletricidade, produz igualmente vapor de gua quente; Devido ao fato de no possurem partes mveis, as clulas de combustvel apresentam maiores nveis de confiana comparativamente com os motores de combusto interna eturbinasde combusto; A substituio das centrais termoeltricas convencionais que produzem eletricidade a partir de combustveis fsseis por clulas de combustvel melhorar a qualidade do ar e reduzir o consumo de gua e a descarga de gua residual; As emisses de uma central eltrica de clulas de combustvel so dez vezes menos do que as normativas ambientais mais restritas. Para alm disso, as clulas de combustvel produzem um nvel muito inferior de dixido de carbono; A natureza do funcionamento permite a eliminao de muitas fontes de rudos associadas aos sistemas convencionais de produo de energia por intermdio do vapor; A flexibilidade no planeamento, incluindo a modulao, resulta em benefcios financeiros e estratgicos para as unidades de clulas de combustvel e para os consumidores; As clulas de combustvel podem ser desenvolvidas para funcionarem a partir de gs natural, gasolina ou outros combustveis fceis de obter e transportar (disponveis a baixo custo); Na qualidade de tecnologia alvo de interesse recente, as clulas de combustvel apresentam um elevado potencial de desenvolvimento.

2.4 DESVANTAGENS A necessidade da utilizao de metais nobres como, por exemplo, a platina que um dos metais mais caros e raros no nosso planeta; O elevado custo atual em comparao com as fontes de energia convencionais; A elevada pureza que a corrente de alimentao hidrognio deve ter para no contaminar o catalisador; Os problemas e os custos associados ao transporte e distribuio de novos combustveis como, por exemplo, o hidrognio; Os interesses econmicos associados s indstrias de combustveis fsseis e aos pases industrializados.

2.5 APLICAESAs aplicaes mais importantes para as clulas de combustvel so as centrais de produo de eletricidade estacionrias e de distribuio, veculos elctricos motorizados e equipamentos elctricos portteis.

2.5.1 Centrais eltricas estacionriasUma das caractersticas das clulas de combustvel o fato do tamanho exercer praticamente nenhuma influncia sobre a eficincia. Isto significa que podem ser desenvolvidas centrais de produo eltrica pequenas, com elevadas eficincias, evitando os custos excessivos envolvidos no desenvolvimento da centrais eltricas convencionais.

Como resultado deste fato, inicialmente, as centrais eltricas com clulas de combustvel foram desenvolvidas para produzirem potncias na gama dos kW at aos MW. Assim que estas unidades sejam comercializadas e a diminuio dos preos seja alcanada, as clulas de combustvel podem passar a ser utilizadas em centrais estacionrias de produo de electricidade devido sua elevada eficincia.Um exemplo prtico pode ser uma central eltrica a clulas de combustvel produzida pelaempresaUTC (ver figura). Esta central est instalada numa cervejeira japonesa (Asahi Brewery) e produzenergiaeltrica a partir de gases residuais do processo de fermentao. A potncia mxima que produz de 200 kW.

Figura 4 Pequena central eltrica instalada no Japo.

2.5.2 Centrais eltricas de distribuioAs centrais eltricas de distribuio com clulas de combustvel so sistemas pequenos e modulares que apresentam a possibilidade de serem implementadas nas proximidades do ponto de utilizao. O sistema tpico produz uma potncia eltrica inferior a 30 MW, envolvendo emisses de poluentes consideradas desprezveis, comparativamente com os sistemas tradicionais de combusto. Sendo uma tecnologia recente, nos momentos iniciais de desenvolvimento esta envolvia custos elevados. No entanto, na atualidade os custos envolvidos so cada vez menores devido ao crescente aumento da capacidade de produo. Alis, para este tipo de sistemas, os custos so praticamente insensveis em relao ao tamanho. Isto torna-os ideais para uma grande diversidade de aplicaes onde podem ser utilizados para terem conformidade com as necessidades do consumidor.Os sistemas de clulas de combustvel apresentam tambm a vantagem de emitirem baixos nveis de rudo. Esta qualidade possibilita a sua colocao junto dos pontos de consumo de energia elctrica.Estes sistema apresentam igualmente eficincias superiores comparativamente com outros sistemas convencionais. A eficincia pode ainda ser aumentada com a utilizao de um sistema de aproveitamento do calor libertado pela gua residual produzida. Desta forma, pode utilizar-se um sistema combinado de produo de calor e de potncia eltrica.A primeira gerao de clulas de combustvel de cido fosfrico j foram comercializadas com um sucesso relativo. Por sua vez, esperado que a segunda gerao de clulas de combustvel venha a ser apresentada no decorrer do ano de 2002. No presente esto a realizar-se diversos esforos de investigao para desenvolverem-se novos materiais cermicos e melhorar diferentes tcnicas de fabrico de maneira a reduzir os custos de produo.Na atualidade, a empresa H Power comercializa a unidade estacionria RCU 1-10 kW AC. Este sistema de produo de energia eltrica utiliza clulas de combustvel com membrana de permuta protnica (CCMPP).Os combustveis utilizados podem ser o gs natural e o propano. Esta unidade capaz de produzir uma potncia eltrica na gama dos 3 a 10 kW. A unidade dispe de um modulo adicional de recuperao de calor de maneira a produzir gua quente para sistemas de aquecimento central..2.5.3 Veculos eltricos motorizadosNos ltimos anos da dcada de 1980 passou a existir um interesse crescente no desenvolvimento de clulas de combustvel para utilizao em veculos motorizados ligeiros e pesados. O principal interesse deste desenvolvimento a necessidade de meios de transporte menos poluentes e eficientes. Um veculo motorizado que utilize ohidrogniocomo combustvel no emite qualquer poluente para a atmosfera.Com outros combustveis, o sistema de clulas de combustvel utiliza um processador para converter esses mesmos combustveis em hidrognio, possibilitando um poder de trao eltrico eficiente e com uma emisso praticamente desprezvel de gases associados s chuvas cidas e efeito de estufa. Para alm dos aspectos citados anteriormente, os veculos que utilizam clulas de combustvel apresentam as vantagens de disponibilizarem eletricidade extra para componentes do automvel e de envolverem baixos custos de manuteno devido ao facto de terem poucas partes em movimento.A investigao e o desenvolvimento da tecnologia das clulas de combustvel aplicada aos veculos motorizados financiada pelo governos do Norte da Amrica, Europa e Japo, assim como, pelas principais construtoras mundiais de automveis.Recentemente, a maior atividade no desenvolvimento de clulas de combustvel para meios de transporte foi focada nas clulas de combustvel com membrana de permuta protnica (CCMPP).Em 1993, a empresa Ballard Power Systems apresentou um autocarro com 10 metros de comprimento com um sistema de 120 kW (ver figura), seguido de um sistema de 200 kW, com 12 metros, em 1995. Estes autocarros utilizam o hidrognio como combustvel (veculos com emisses zero).Em colaborao com a Ballard, a Daimler-Chrysler construiu uma srie de veculos motorizados ligeiros que utilizam clulas de combustvel do tipo CCMPP (ver figura). Estes veculos foram intitulados pela abreviatura NECAR (Non Emission Car).

Figura 5 Primeiros carros movido a gerao de clulas combustivel de hidrognio.

A primeira gerao destes veculos, NECAR 1 e 2, foi alimentada a hidrognio.Por sua vez, o NECAR 3 (modelo classe A) introduziu a utilizao do metanol como fonte de hidrognio (utilizao de reformador).De seguida, em 1999, com o NECAR 4 foi adoptado novamente o hidrognio como combustvel directo das CCMPP. Mais recentemente, em Novembro de 2000, a Daimler-Chrysler apresentou o modelo mais recente da famlia NECAR, o NECAR 5. Este automvel adoptou novamente o metanol lquido como fonte de hidrognio. A velocidade mxima deste veculo de 150 km/hr e apresenta uma autonomia de ~480 km. Comparativamente com o NECAR 3, o sistema de clulas de combustvel da verso 5 50% mais eficiente, tem metade do tamanho e pesa menos 300 kg. No ano de 2004, a Daimler-Crysler planeia introduzir no mercado os automveis elctricos movidos a clulas de combustvel. At essa data, os engenheiros da empresa iro focar os seus esforos na optimizao da confiana do sistema de conduo e na reduo dos custos.Na opinio dos engenheiros da Daimler-Crysler, o futuro da aplicao das clulas de combustvel em meios de transporte passa pelo desenvolvimento da tecnologia CCDM. Desta maneira, o sistema de produo de electricidade simplificado porque no existe a necessidade da utilizao de reformadores para a produo de hidrognio a partir do metanol.Outros construtores de automveis, incluindo a General Motors, Volkswagen, Volvo, Honda, Nissan, Toyota e Ford, anunciaram igualmente planos para o desenvolvimento de prottipos que utilizam clulas de combustvel com membrana de permuta protnica e so alimentados a hidrognio, metanol ou gasolina.2.5.4 Equipamentos eltricos portteisO tipo de clulas de combustvel mais utilizadas em equipamentos portteis so as clulas de combustvel alcalinas e com membrana de permuta protnica. Isto porque estes tipos de clulas so aquelas que apresentam uma maior independncia da performance em relao ao tamanho. Os combustveis com maior potencialidade de utilizao so o metanol e o etanol, devido sua facilidade de armazenamento e de abastecimento. Estas miniaturas de clulas de combustvel, quando disponveis no mercado, iro possibilitar aos consumidores a utilizao de telemveis durante um ms sem a necessidade de recarga eltrica.

Figura 6 Miniatura de uma clula combustivel

As clulas de combustvel iro revolucionar o mundo da energia porttil, fornecendo energia durante perodos de tempo muito mais alargados a computadores portteis e equipamentos eletrnicos. Outras aplicaes para clulas de combustvel em miniatura so as cmaras de vdeo, agendas electrnicas, televisores portteis, leitores de DVD e todos os outros equipamentos portteis que utilizam energia eltrica.Recentemente, o Instituto de Tecnologia Avanada da empresa Samsung desenvolveu uma clula de combustvel que pode ser utilizada num telemvel. Esta trata-se de uma clula de combustvel com alimentao directa de metanol (CCDM) que produz uma densidade de potncia de 32 mW/cm2. O tamanho desta igual ao de um carto de crdito e a temperatura de funcionamento de 20 C. A transferncia de metanol atravs da MPP foi reduzida em 30%, resultando num aumento da densidade de potncia para 180 mW/cm2a 80 C, 100 mW/cm2a 30 C e 32 mW/cm2a 20 C.

2.6 TIPOS DE CLULAS COMBUSTIVEISExistem vrios tipos de CC, classificadas segundo o tipo de eletrlito que utilizam e, consequentemente, sua temperatura de operao. Atabela (1)relaciona os tipos de CC desenvolvidos at o presente com suas caractersticas principais.

Tabela 1 Tipos de Clulas a Combustvel e Caractersticas Tpicas.

Figura 7 Esquema de produo de energia atravs de clula a combustvel presente na maioria dos processos.Os vrios tipos de CC existentes, classificados segundo a sua temperatura de operao, envolvem materiais constituintes distintos e tcnicas de construo diversas.Clulas que utilizam o metanol direto como combustvel j existem mas com baixo rendimento. Porm, quando se utiliza combustvel como gs natural, metanol, etanol, biogs, etc., estes so submetidos a passagem por umreformador vaporobtendo-se o hidrognio que injetado na clula.

2.7 EQUIPAMENTOS E/OU FABRICANTES

Figura 8 - Mdulos de Gerao Distribuda - 1MW

EspecificaesFabricante : Ballard (Alemanha, China e Japo)Tipo: PEM ( Proton Exchange Membrane ) gerador da clula combustvel

Performance: Potncia lquida 1 MW

Eficincia de 40 % ( 2 % )

Tenso de sada 380-480 V AC

A frequncia de sada 50 - 60 Hz

Caractetisticas fsicas:Dimenses (H x W x L) 2,9 x 2,4 x 9 metros (x2)Peso < 40.000 kg

Dimenses (H x W x L) 2,9 x 2,4 x 6,3 metros

Mdulo eltrico:Peso 15.000 kg

Mdulo de Clulas de Combustvel :

Combustvel: Hydrogen > 98% Consumo de combustvel 63 kg / h ( 700 m3 / hora )

Emisses : Rudo < 80db @ 7 MZero emisses de poluentes(sem GEE ou poluentes atmosfricos locais)

Figura 9 - FCgen -1020ACSEspecificaes

Fabricante: Ballard

Tipo: PEM ( Proton Exchange Membrane ) pilha de combustvel

Desempenho Tpico : 1 Potncia 43 W / clulaClassificado atuais 65 ampres

Tenso DC 660 mV / clula

Combustvel: Hidrognio 99,95% ou melhor

Presso de alimentao de combustvel 0,16-0,56 bar g

Taxa de combustvel ~ 0,5 slpm / cell2

Oxidante / Refrigerante : Refrigerante Ar

Taxa Refrigerante ~ 50 slpm / cell2

Temperaturas: Temperatura de funcionamento -40 C a 52 CComece -se a temperatura de -10 C a 52 C

Caractersticas fsicas : comprimento x largura x altura 363 x 103 x 351 milmetros ( Pilha 56 clulas), 11,0 kg de massa

Figura 10 - ET-500S

Especificaes

Fabricante: Grupo Eletrocell Clulas a Combustivel (Brasil)Carga dinmica digital com comando remoto modelo CDR50A-2V (fundo de escala especial de 0,5A; 5A e 50A)Duplo Controlador PID digital de temperatura da clula Sistema automtico de purga com nitrognio da clula e equipamento3 fluxmetros de GN. Ar, N2Software de monitorao de Presso, temperatura, corrente e tensoSoftware de curva de polarizao2 ManmetrosPainel em policarbonato com o diagrama de vazo dos gases e eltricoMangueiras diferenciadas nas cores azul e amarelaConexes com engate rpido com dupla retenoCalha eltrica e compartimento eltrico isoladoVlvula de controle de ltima geraoVlvula globo com selo em teflonConexes em dupla anilhaBoto de emergnciaPainel com aterramentoExaustor de baixo rudoInterface para microcomputadorEstrutura com design moderno

Figura 11 Ecogem 50

Especificaes

Fabricante: Grupo Eletrocell Clulas a Combustivel (Brasil)Unidade compacta.Unidade totalmente automtica.Disponibilidade para monitorao remota.Possibilidade de integrao a reformador de gs natural.Sistema de controle de vazo.Sistema de controle da pressoSistema integrado com banco de baterias.Sistema de refrigerao por gua.Controle da temperatura de operao.Projeto integrado ao reformador de etanol e gs natural.Sistema de reaproveitamento de gua.Sistema de umidificao dos gases.Eletrnica de potncia.Tenso de sada AC 220 V trifsico.Tenso de sada DC 220 V/300V.Corrente mx. 200A.

Mais alguns fabricantes:Acta S.p.A. (Italia)Ajusa (Espanha)Altergy Systems (EUA)Axane (Frana)Ballard Power Systems (Canada)/Dantherm Power (Dinamarca)Bing Energy (EUA)/ PowerCell (Sucia)Electro Power Systems S.p.A. (Italia)/VP Energy, LLC (EUA)First Element Energy (EUA)Heliocentris Fuel Cells AG (Alemanha)Horizon Fuel Cell Technologies (China)Hydrogenics (Canada)

2.8 DADOS DE TENOLOGIAS ATUAIS, GERAES EXISTENTE E INVESTIMENTOS ATUAIS DE CLULAS DE COMBUSTIVEIS A NIVEL MUNDIAL.

Top 10 investidores de clula de combustvelTop 10 pases com mais altos nveis de investimento privado em clulas a combustvel

CompanhiaQuantidade (milhes USD)PasTotal de todos investimento (milhes de USD)

Credit Suisse (Sua) Kleiner Perkins Caufield & Byers (EUA) Nova Enterprise Associates (EUA) Mobius Venture Capital, Inc. (EUA) GSV Capital Corp. (EUA) DAG Ventures LLC (EUA) Rolls-Royce Holdings PLC (Reino Unido) Enertek servios Pte Ltd (Singapore) Fundo de Superannuation (Nova Zelndia) Meditor Capital Management (UK)136.2 105.7

71.0 68,2 54,2 54,2

50,0 50,0 50,0

36,7U.S.U.K.Sua Canad Cingapura Nova Zelndia Alemanha Sucia Federao RussaDinamarca789,9 243.1 156,5 73,8 50,0 50,0 42.5 23,6 21,0 20,0

Subtotal (top 10)$676,2Subtotal (top 10)$1.470,4

TOTAL (todas as empresas e pases)$1.577,4

Tabela 2 Investimentos no setor de clula a combustivel por empre e pas.

FabricanteNome do produtoTipoPotncia

Tabela 3 Geraes de energia ja existentes de clulas a combustivel.

Figura 12 Remesas por tipo clula combustivel de 2009 a 2013.Figura 13 - Megawatts por tipo clula combustivel de 2009 a 2013.

Figura 14 - Remesas por regio de 2009 a 2013.Figura 15 Megawatts por regio de 2009 a 2013.

TABELA 4 Gerao anual produzido por continente e por tipo.

3 CONCLUSO3.1 COMPARATIVO COM A MATRIZ ENERGTICAOs valores que sustentam o atual modelo de desenvolvimento na sociedade estruturam-se na exagerada nfase do progresso econmico, no qual freqentemente encontra-se a explorao descontrolada dos recursos naturais, uso de tecnologias de larga escala e consumo desenfreado, responsveis pela degradao ambiental, disparidades econmicas, desintegrao social e, entre outros, na falta de perspectivas futuras. Diante deste quadro, no caminho para atingir um desenvolvimento sustentvel, a questo energtica tem um significado bastante relevante, medida que os vrios desastres ecolgicos e humanos das ltimas dcadas tm relao ntima com a produo de energia e, o fornecimento eficiente considerado uma das condies bsicas para o desenvolvimento scioeconmicoNeste contexto, sendo a produo de eletricidade responsvel por aproximadamente um tero do consumo de energia primria mundial e com tendncias a expandir nas prximas dcadas ficam evidentes a necessidade de profundas mudanas na gerao, distribuio e uso da energia. Trata-se de transformaes em direo a um maior uso de recursos renovveis e um afastamento gradual dos combustveis fsseis. Para tanto, os esforos de inovao tecnolgica na rea energtica para um futuro com menos impactos ambientais so imprescindveis, pois o fomento das energias renovveis poder, por ventura, constituir-se na chave para um desenvolvimento sustentvel, nomeadamente para cumprir as polticas de preservao do meio ambiente e, em particular para travar as alteraes climticas. Nesta perspectiva e em meio as diferentes rotas tecnolgicas, as clulas a combustvel (CaC) tm sido identificadas como parte da resposta para a premente necessidade mundial de energia limpa e eficiente. Esta tecnologia de gerao de eletricidade, tambm reconhecida como um componente fundamental para a futura "Economia do Hidrognio" poder reduzir substancialmente emisses de gases do efeito estufa, associados ao atual sistema de transporte e produo de energia. As CaC oferecem inmeras vantagens como eficincia, segurana, economia, baixas emisses, caractersticas nicas de operao, flexibilidade de planejamento e futuro potencial de desenvolvimento. Dentre estes aspectos, destacam-se, em particular; a alta eficincia e segurana, a flexibilidade de planejamento e o desempenho ambiental.

4 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1]Fernando Miguel Soares Mamede dos Santos, Clulas de Combustvel: Uma Tecnologia para a Gerao Distribuda, Dissertao de Mestrado apresentada na Universidade de Coimbra orientada pelo Professor Doutor Humberto Manuel Matos Jorge do Departamento de Engenharia Electrotcnica e de Computadores, 2003.[2]ACEVEDO, L. E. G., 2006, Simulao e Anlise de um reator de reforma de metano para a produo de hidrognio, Dissertao de Mestrado Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica, UFSC, Florianpolis, Brasil.[3]ALDAB R. Clula combustve l a hidrogni o font e de energi a da nov a era / Ricardo Aldab - So Paulo: Artiber Editora: 2004.[4]NETO, E H G Hidrogni o Evoluir Sem Poluir: A era do hidrognio , d a s energia s renovvei s e da s clulas a combustvel . - Curitiba : BRASIL HE FUEL CELL ENERGY, 2005.[5]ELECTROCELL. Disponvel em http:// www.electrocell.com.br. Acesso em Junho de 2015.[6]BALARD. Disponvel em http://www.ballard.com. Acessado em Junho de 2015.