Células a combustível: possibilidades e limitações

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28522

Palavras-chave:

Hidrogênio; Células de combustível; Descarbonização; Ensino.

Resumo

Do ponto de vista da matriz energética dominante a base de fontes fósseis, as tecnologias ligadas às células de combustível têm ganhado bastante destaque no meio científico. Elas podem ser apontadas como futuro vetor energético, principalmente quando atreladas as técnicas de economia de hidrogênio e as matrizes energéticas renováveis já existentes. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é promover a discussão sobre o uso e aplicação das células de combustível em substituição ao atual sistema energético, através da técnica de revisão da literatura. As células de combustível promovem baixas emissões de gases do efeito estufa, óxidos de nitrogênio e enxofre (NOx e SOx); o que permitem uma maior redução dos impactos sobre o meio ambiente. Além disso, podem operar em pequena, média e larga escala, podendo ser reaproveitadas para os mais diversos tipos de aplicações. Entre elas: a substituição dos carros movidos a motores de combustão interna, por carros elétricos; sendo estes mais eficientes na geração de energia, com menores quantidades de ruídos e impactos ambientais.

Biografia do Autor

Silvio Gentil Jacinto Junior, Universidade Estadual do Ceará

Licenciado em Química pela Universidade Estadual do Ceará (UECE) em 2013. Especialista em Metodologia do Ensino de Biologia e Química pela Universidade Cândido Mendes (UCAM) em 2016. Mestre em Climatologia e Aplicações nos Países da CPLP e África pela UECE em 2018. Doutorando no Programa de Pós-Graduação em Ciências Naturais na UECE com desenvolvimento de pesquisas na área de Fisiologia Vegetal. Atualmente sou Professor de Ciências na Prefeitura Municipal de Fortaleza e tutor à distância do Curso de Licenciatura em Química da Universidade Estadual do Ceará - UECE. Atuo, principalmente, nos seguintes temas: fisiologia vegetal, estresse hídrico, catálise biológica e ensino de Química/Ciências. 

Solange Assunção Quintella, Universidade Federal do Ceará

Graduada em Química pela Universidade Federal do Ceará, Mestrado e Doutorado em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte e Pós-Doutorado na Universidade Federal do Ceará (2016). Professora da Universidade Estadual Vale do Acaraú (2001) Foi professora substituta no Departamento de Química Orgânica e Inorgânica da UFC, (2004). Professora visitante da Universidade de Fortaleza (UNIFOR) no curso de Pós-Graduação em Engenharia de Petróleo (2014). Professora substituta do Curso de Engenharia Ambiental da Universidade Federal do Ceará Campus Crateús (2019). Atualmente é atual como professora da Pós Graduação da Engenharia Química da Universidade Federal do Ceará no Curso de Doutorado. Professora do EAD/UECE. Tem experiência em catálise, síntese e caracterização de materiais mesoporosos nanoestruturadas, adsorção e biocombustíveis. 

Daniela Ribeiro Alves, Universidade Estadual do Ceará

Atualmente é Doutoranda em Ciências Naturais pela Universidade Estadual do Ceará. Possui Doutorado (2019) e Mestrado (2015) em Ciências Veterinárias e Especialização em Bioquímica e Biologia Molecular Aplicada à Área de Saúde (2013) pela mesma instituição. Graduada em Licenciatura Específica em Biologia (2008) pela Universidade Estadual Vale do Acaraú, possui Graduação em Mecatrônica Industrial (Incompleta - 2013) pelo Instituto Federal do Ceará.Foi Professora da Secretaria de Educação do Ceará e da Prefeitura Municipal de Maracanaú. Tem alguma experiência na área de Química de Produtos Naturais, Bioquímica, Biologia dos Microorganismos e Biologia Molecular.

Ivo Batista Conde, Universidade Estadual do Ceará

Doutorando em Educação (PPGE-UECE) (2019). É Mestre em Educação, pela Universidade Estadual do Ceará - UECE (2017). Especialista em Educação Ambiental (2012) pela Universidade Estadual do Ceará. Graduado em Ciências Biológicas pela UECE nas modalidades de Licenciatura (2006) e Bacharelado (2008) e graduado em Licenciatura em Pedagogia (2002) pela Universidade Estadual Vale do Acaraú. Integrante do Grupo de Pesquisa Docência na Educação Básica e Ensino Superior (GDESB/CNPq) e do Grupo de Estudo PERFORMA (UECE). Tem interesse nas seguintes áreas: Educação, Didática, Formação de Professores, Educação Ambiental, Educação a Distância, Inovações do Ensino e Estágio.

Janevane Silva de Castro, Universidade Federal do Ceará

É licenciado em Química pela Universidade Federal do Ceará (UFC). Exerce as funções de: Tecnólogo em Química na Universidade Federal do Ceará (UFC) e Professor da Rede Municipal de Ensino de Fortaleza. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Química Analítica e Tecnologia de Alimentos (Produtos de Origem Animal). Especialista em Ensino de Química (FAVENI). Mestre em Climatologia e Aplicações nos Países da CPLP e África (UECE). Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos (UFC). Doutorando em Química (UFC), com ênfase em Eletroanalítica.

Janaina Lopes Leitinho, Universidade Federal do Ceará

Possui graduação em Química Industrial pela Universidade Federal do Ceará (2002), graduação em Licenciatura em Química pela Universidade Estadual do Ceará (2011), mestrado em Química Inorgânica pela Universidade Federal do Ceará (2006) cujo título da dissertação é Estabilidade Térmica de Tintas Anticorrosivas e doutorado em Química na qual a tese é intitulada por Síntese de Hidrogéis a Base de Glicerina Residual do Biodiesel de Mamona também pela Universidade Federal do Ceará (2009). A pesquisadora possui 16 anos de experiência na área de Química de Polímeros, atuando principalmente nos seguintes temas: estabilidade térmica, termo análise, reticulação de hevea brasiliensis com carbonato de zircônio e amônio, tintas anticorrosivas, filmes de resinas epóxidas, síntese de hidrogéis, purificação da glicerina oriunda da produção de biodiesel e síntese de ésteres glicídicos, polimerização eletroquímica de macromoléculas (meso-porfirinas) e ligantes asfálticos. A pesquisadora também atuou junto ao SENAI-Ceará desenvolvendo projetos com blendas poliméricas e polímeros reciclados. Como professora atuou na Universidade Federal do Ceará (UFC-UAB) de 2007 a 2012 no curso de Licenciatura em Química; Instituto Federal do Ceará (campus Maracanaú) de 2010 a 2012 no curso Formação de Professores na subárea de licenciatura em química, na Universidade Federal Rural do Ceará (campus Mossoró) de 2011 a 2012 no curso Ciência e Tecnologia e em 2014 na Universidade de Salvador pólo Fortaleza (UNIFACS-FOR) no curso de Engenharia Civil. Atualmente é professora adjunta da Universidade Federal do Ceará (UFC)-Campus Crateús sendo vice-coordenadora (2017 a 2019) e coordenadora do curso de Engenharia Ambiental ainda em 2019. Com a intensão de apoiar o sertão cearense, a professora vem desenvolvendo pesquisa na área de meio ambiente com ênfase na investigação de poluentes de corpos hídricos e desenvolvimento de novas tecnologias associada ao tratamento de água, além de participar do COMDEMA (Conselho Municipal de Defesa do Meio Ambiente do Município de Crateús) como conselheira. A docente é ainda coordenadora do laboratório multidisciplinar da UFC em Crateús e coordenadora do Núcleo Integrado de pesquisa e Inovação (NIPI) onde vem desenvolvendo pesquisa de cunho ambiental.

Referências

Andrade, C. E. C. de.; Holanda, F. S. R.; Ubirajara, W. de M.; Bandeira, A. A. & Santos, L. D. V. (2020). Uma análise bibliométrica da literatura aplicada a transferência de tecnologia em células a combustível. Research, Society and Development, 9(12), e22391211021. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i12.11021

Bizerra, A. M. C.; Queiroz, J. L. A. de; Coutinho, D. A. M. (2018). O impacto ambiental dos combustíveis fósseis e dos biocombustíveis: as concepções de estudantes do ensino médio sobre o tema. Revista Brasileira de Educação Ambiental, 13(3), 299–315.

Braga, G. G. A. (2015). Aspectos técnicos, econômicos e de sustentabilidade da produção de hidrogênio renovável. [Dissertação de Mestrado]. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Universidade Estadual Paulista, São Paulo, SP.

Brito, M. L.; Ferreira Júnior, J. M..; Santos, L. C. L. dos; & Simonelli, G. (2020). Advances in ethanol autothermal reform for hydrogen gas production: a review. Research, Society and Development, 9(5), e126953070. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i5.3070

Camparin, R. H. et al. (2007). Avaliação da eficiência de uma célula a combustível estacionária de ácido fosfórico. Química Nova, 30(7), 1523–1528.

Centro de Gestão e Estudos Estratégicos – CGEE. (2011). Hidrogênio energético no Brasil: subsídios para políticas de competitividade: 2010 – 2025. Ministério da Ciência e Tecnologia. CGEE – Brasília, DF.

Chohfi, F. M.; Valença, G. P. (2009). Novos produtos e energia a partir de biomassa, uma matéria prima abundante e renovável para o Brasil. Revista Agrogeoambiental, 1(1), 80–90.

Costa, D. A. (2007). Células Combustíveis: uma abordagem contemporânea. [Trabalho de Conclusão de Curso]. Curso de Licenciatura em Física. Universidade Católica de Brasília., DF. Disponível em: <https://docplayer.com.br/9180276-Daniel-alves-costa-celulas-combustiveis-uma-abordagem-contemporanea.html> Acessado em: 26. mar. 2022.

Franchi, T. P. (2009). Utilização de células a combustível tipo PEM como alternativa na geração auxiliar em instalações elétricas de grande porte. [Dissertação de Mestrado]. Programa de Pós-Graduação em Engenharia. Universidade de São Paulo, São Paulo, SP.

Franciscon, A. (2020). Produção de energia como subproduto em estações de tratamento de esgoto sanitário. Revista Geografia, Meio Ambiente e Ensino, 11(1), 75–90.

Gentil, L. V. (2010). Energia da madeira na matriz brasileira. Revista de Política Agrícola, 19(3), 57–66.

Harris, T. (2017). Como funciona o Hy-wire da GM. Disponível em: < http://carros.hsw.uol.com.br/hy-wire-da-gm.htm > Acesso em: 14 jan 2017.

Joensen,F.; Rostrup-Nielsen, J.R. (2002). Conversion of hydrocarbons and alcohols for fuel cells. Journal of Power Sources, n.105, 195-201.

Linardi, M.; Aricó, E. M.; Franco, E. G. (2001). Células de energia. Revista de Química Industrial, 717(3), 7–13.

Maia, T. A. et al. (2007). Produção de hidrogênio a partir da reforma a vapor de etanol utilizando catalisadores Cu/Ni//γ-Al2O3. Química Nova, 30(2), 339–345.

Mekhilef, S.; Saidur, R.; Safari, A. (2012). Comparative study of different fuel cell technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(1), 981–989.

Nice, K.; Strickland, J. (2017). How Fuel Cells Works. Disponível em: < http://auto.howstuffworks.com/fuel-cell.htm> Acesso em: 14 jan. 2017.

Robalinho, E., & Santos, K. A. dos. (2021). Célula a combustível tipo PEMFC: energia renovável e eficiente. Revista de Engenharia e Tecnologia, 13(3), 1–9.

Rohrich, S. S. (2008). Descarbonização do regime energético dominante: perspectivas para a economia do hidrogênio no Brasil. [Tese de Doutorado]. Programa de Pós-Graduação em Política Científica e Tecnológica. Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, SP.

Saron, C. (2007). Mudanças climáticas globais e o desenvolvimento da tecnologia de células a combustível. Revista Eletrônica de Materiais e Processos, 2(2), 16–28.

Silva, I. A. da. (2016). Hidrogênio: combustível do futuro. Ensaios e Ciência: C. Biológicas, Agrárias e da Saúde, 20(2), 122–126.

Stambouli, A. B.; Traversa, E. (2002). Fuel cells, an alternative to standard sources of energy. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 6(3), 297–306.

Ticianelli, E. A.; Camara, G. A.; Santos, L. G. R. A. (2005). Eletro-catálise das reações de oxidação de hidrogênio e de redução de oxigênio. Química Nova, 28(4), 664–669.

Vieira, L. de S., Souza, I. R. de;, & Brabo, D. R. (2019). Análise da necessidade de alternativas energéticas para lugares de difícil acesso: São Sebastião da Boa Vista (Marajó), viabilidade e alternativas menos poluidoras (1. ed). Ananindeua, PA: Editora Tacaiúnas. Disponível em: <https://editoraitacaiunas.com.br/wp-content/uploads/2019/ebook/ebook_alternativas_energeticas.pdf?tm-epo-counter=1&tcaddtocart=3988> Acesso em: 26 mar. 2022.

Wendt, H.; Götz, M.; Linardi, M. (2000). Tecnologia de Células a combustível. Química Nova, 23(4), 538–546.

Downloads

Publicado

10/04/2022

Como Citar

JACINTO JUNIOR, S. G.; QUINTELLA, S. A. .; ALVES, D. R. .; CONDE, I. B. .; CASTRO, J. S. de .; LEITINHO, J. L. . Células a combustível: possibilidades e limitações. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 5, p. e40111528522, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i5.28522. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28522. Acesso em: 20 mar. 2025.

Edição

v. 11 n. 5

Seção

Artigos de Revisão

Licença

Copyright (c) 2022 Silvio Gentil Jacinto Junior; Solange Assunção Quintella; Daniela Ribeiro Alves; Ivo Batista Conde; Janevane Silva de Castro; Janaina Lopes Leitinho

Creative Commons License
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:

1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.

2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.

3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.