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Jun 13, 2023

Grafite

As células de combustível tornaram-se uma fonte de energia viável e ecológica e os avanços na tecnologia continuam a ser feitos. Hoje, as células de combustível já são utilizadas para energia primária e de reserva para fins comerciais,

As células de combustível tornaram-se uma fonte de energia viável e ecológica e os avanços na tecnologia continuam a ser feitos. Hoje, as células de combustível já são utilizadas para energia primária e de reserva em edifícios comerciais, industriais e residenciais. No entanto, as células de combustível também são usadas para alimentar uma variedade de veículos, incluindo empilhadeiras, carros, ônibus, barcos, motocicletas e submarinos. À medida que a tecnologia das células de combustível melhora, a importância do uso de grafite de alta pureza nas placas bipolares, nas camadas de difusão de gás e nos catalisadores das células de combustível está se tornando cada vez mais evidente.

À medida que a indústria de veículos elétricos (EV) cresce, a autonomia provou ser um grande desafio. As células de combustível podem ser utilizadas tanto em aplicações estacionárias como móveis, embora esta última exija acesso a um posto de abastecimento. No entanto, os veículos elétricos convencionais ainda são muito mais limitados pelas suas baterias. Isto não é muito prático em muitas aplicações comerciais onde os veículos cobrem grandes distâncias, ou em países que são menos densamente povoados e têm longas distâncias de condução. As células de combustível podem fornecer energia elétrica em autonomias comparáveis ​​às dos motores a gasolina ou diesel. Portanto, as células de combustível são frequentemente utilizadas em transportes de massa/ônibus, por exemplo, na China e na América do Norte, particularmente em aplicações do tipo frota, onde os veículos retornam a um ponto central todos os dias. Os ônibus com célula de combustível operam em vários estados dos EUA e também no Reino Unido.

Cada vez mais, os fabricantes de automóveis estão a olhar para esta tecnologia numa escala maior. A Daimler e a Honda já estão alugando veículos com células de combustível e estão sendo seguidas por outras montadoras como Toyota e Hyundai.

Uma célula de combustível é um dispositivo eletroquímico que converte a energia química de um combustível em eletricidade através de uma reação eletroquímica do combustível contendo hidrogênio com o oxigênio do ar ou outro agente oxidante. As placas bipolares (BPs) são um componente chave das células a combustível com caráter multifuncional: conduzem corrente elétrica de célula para célula, removem calor da área ativa e evitam vazamento de gases e refrigerante. Camadas de difusão de gás (GDL) são essenciais para distribuir uniformemente o gás combustível e o oxigênio do ar. Catalisadores e substratos catalíticos são decisivos para aumentar a taxa das reações eletroquímicas das células a combustível.

A grafite nas células a combustível é usada como material condutor para as placas bipolares, que são um componente essencial da estrutura da célula a combustível. As placas bipolares de grafite superfinas devem ser puras e de alta qualidade para melhorar a condutividade elétrica e térmica, além de garantir uma operação de longa duração.

As placas bipolares em células a combustível de membrana de troca de prótons, uma das tecnologias mais populares, requerem flocos grandes de grafite de alta pureza. A grafite de granulação fina também é usada como aditivos e cargas, mas é um componente relativamente pequeno das células de combustível.

A grafite também é usada em GDL, onde a grafite está impactando a porosidade desta camada.

Finalmente, a grafite de alta pureza é usada como substrato do catalisador, permitindo que os preciosos metais catalisadores estejam em contato próximo com os reagentes químicos, evitando qualquer contaminação.

As células de combustível dependem de um processo eletroquímico e não de combustão; as emissões nocivas das células de combustível são realmente inexistentes – uma mudança absoluta, mesmo em comparação com os processos de combustão de combustível mais limpos. Água e calor são os únicos subprodutos das células de combustível. As células de combustível também são muito mais eficientes do que os motores de combustão na conversão de combustível em energia. Como não possuem peças móveis, as células de combustível são silenciosas, duráveis, confiáveis ​​e duradouras, com pouca manutenção.

A UE está a prosseguir ativamente a cooperação internacional em matéria de investigação e inovação sobre hidrogénio renovável através da Mission Innovation, uma iniciativa global para acelerar os esforços na inovação em energias renováveis. O objetivo da Missão Hidrogénio Limpo é reduzir os custos do hidrogénio limpo para o utilizador final para 2 dólares/kg até 2030, e desenvolver pelo menos 100 vales de hidrogénio em todo o mundo até 2030. As políticas nacionais em vigor foram registadas pela Agência Internacional de Energia (IEA) relatório sobre hidrogénio.1