O combustível do século 21

25 abril 2009

Nos anos 1960, costumava-se ridicularizar um professor da Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) pela sua insistência em construir um motor que funcionasse com água. A coisa não era bem assim, mas era essa a notícia que circulava.

Mal sabiam os risonhos trocistas que a ideia já poderia ter sido implementada 130 anos antes, quando Sir William Robert Grove (1811-1896) inventou o que hoje chamamos de célula a combustível – que, em grandes linhas, pode ser definida como um dispositivo que converte energia química em energia elétrica.
Nem o inventor britânico, nem o obstinado professor brasileiro tiveram sucesso na obtenção de um motor que funcionasse com hidrogênio. O primeiro porque estava interessado apenas no fenômeno da produção de eletricidade pela recomposição da água e não tinha o menor interesse pelas suas aplicações; o segundo, porque não tinha as mínimas condições materiais para superar as enormes dificuldades do empreendimento.

A ideia básica da geração de eletricidade com hidrogênio é simples, como ilustra a animação abaixo. O dispositivo é alimentado com hidrogênio e oxigênio e, ao final do processo, não gera nada que polua – apenas água e calor. Mas não custa lembrar que poluentes são gerados em outras etapas envolvidas no desenvolvimento dessa tecnologia – um exemplo típico são os metais pesados utilizados em pilhas e baterias, como se verá mais adiante.

A ilustração representa um sistema de geração de eletricidade em uma célula a combustível de hidrogênio. Fluxos de hidrogênio e oxigênio são admitidos separadamente. O fluxo de hidrogênio passa por uma região em que existem dois tipos de material, um que arranca o elétron do hidrogênio e outro que só deixa passar cargas positivas. Assim, prótons (núcleo de hidrogênio) atravessam o material e elétrons seguem outro caminho, gerando corrente elétrica durante seu transcurso. Na outra extremidade, elétrons, prótons e átomos de oxigênio juntam-se para formar água (arte: Wikimedia Commons).

O material que “quebra” o hidrogênio – representado em lilás na animação – é conhecido pelo nome de catalisador. Entre as várias substâncias que podem desempenhar esse papel, um dos preferidos é a platina. O material que só deixa passar cargas positivas é o eletrólito. Este também pode ser de natureza variada, mas o que está na moda é uma membrana de polímero (PEM, na sigla em inglês). O conjunto é conhecido como célula PEM.