Síntese de Ca3Co4O9 (C349) para aplicações termoelétricas e eletroquímicas:
potencialidade do uso de conchas de marisco como fonte natural de cálcio
As células do tipo SOFC foram
inicialmente desenvolvidas pela empresa
Siemens e como o próprio nome diz, são
fabricadas apenas por compostos sólidos
(LINARDI, 2010). A tecnologia SOFC é
conhecida como uma inovação de alta
temperatura, operando entre 600 e 1000ºC.
A vantagem de operar em altas temperaturas
é que pode se aproveitar maiores energias
de calor desperdiçadas e não é necessário
utilizar metais nobres para catalisar as
reações como a platina. A platina é um metal
nobre e raro, o custo da platina equivale a 3%
de todo o sistema de célula a combustível,
incluindo todos os componentes básicos e
sensores, gases, sistemas eletrônicos, água,
energia (NETO, 2005).
A eficiência das SOFC supera ás
máquinas térmicas, isto é, sua eficiência é
maior que as impostas pelo ciclo de Carnot
(FLORIO, 2007). O ciclo de Carnot defende
que mesmo sob condições ideais, um motor
térmico não consegue transformar toda
a energia térmica em energia mecânica –
desperdiçando calor. A eficiência para a
produção de energia elétrica varia entre
50% e 60%, em um sistema de co-geração
de energia a eficiência pode chegar a 80%
(NETO, 2005).
O princípio de funcionamento é similar
a das outras células, gerando eletricidade por
meio de reações eletroquímicas, porém, a
temperatura, o tipo de combustível utilizado
e os produtos finais se diferenciam. Por
trabalharem em altas temperaturas, as
SOFCs apresentam tolerância ao monóxido
de carbono, o que viabiliza a utilização de
combustíveis como os hidrocarbonetos,
processo chamado de reforma interna
(FIUZA, 2012). Quando o hidrogênio puro é
utilizado como combustível, apenas água e
calor são formados como subprodutos, mas
quando acontecem reformas internas nas
células, são liberadas pequenas quantidades
de dióxido de carbono mais água e calor
(NOCERINO, 2015-2016).
Funcionamento das SOFCs
O princípio básico de funcionamento
das células baseadas em óxidos sólidos
envolve a redução do oxigênio O 2 no catodo
(interface entre o ar e o eletrólito) formando
íons de oxigênio O 2- que são difundidos
através do eletrólito. Os íons de O 2- reagem
com o combustível hidrogênio no anodo
gerando elétrons que são transportados
para o circuito externo, Fig. 2 (NÓBREGA,
2013; TIMURKUTLUK, 2016; JUN, 2016). Os
eletrodos devem ser porosos e apresentar
condutividade mista, ou seja, eletrônica
e iônica, enquanto que o eletrólito deve
apresentar apenas condutividade iônica, além
de serem altamente densos (NAGASAWA,
2009; LINARDI, 2010).
Figura 2 - Princípio de funcionamento das SOFCs (JUN, 2016).
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Série Iniciados v. 23