O documento discute as células a combustível de ácido fosfórico (PAFC), incluindo seu funcionamento, combustível (hidrogênio), aplicações e detalhes técnicos. As PAFC convertem diretamente a energia química em eletricidade, operam entre 160-220°C, aceitam até 1% de monóxido de carbono no combustível e possuem processos simples com baixa manutenção. Embora os custos sejam elevados, a tecnologia PAFC é uma das mais desenvolvidas e dispositivos comerciais estão dispon

1. Wilson Braga Júnior
INTRODUÇÃO ÀS ENERGIAS RENOVÁVEIS
Células a combustível: Ácido Fosfórico (PAFC)
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

2. Objetivos do trabalho
● Aplicações práticas da tecnologia PAFC.
● Detalhes do combustível: Hidrogênio.
● Descrição e especificidades da célula PAFC.
● Funcionamento da célula a combustível.

3. Célula a combustível
● Conversão direta química-eletricidade.
● Associação de células, 0,6-0,7V. (Stack)
● Resíduo: água.
O
O
H
H

4. O hidrogênio
● Portador de energia.
● 48% produzido a partir do gás natural.
Oxidação parcial
Separação com vapor
Eletrólise

5. O hidrogênio
● Gasto de energia em compressão.
● Gasto de energia em transporte.
● Gasto de energia em produção.

6. Custos de produção e suas tecnologias

7. Células combustíveis a ácido fosfórico
● Dissociação do ácido fosfórico com concentração
próxima a 100% para o transporte de íons H+.
● Aceita níveis de CO de até 1%
● Combustível geralmente gás natural reformado.
● Processo simples com baixos níveis de manutenção.

8. Instalação típica de uma PAFC

9. Aplicações a nível mundial das células
PAFC
● Temperatura de operação de 160°C a 220°C.
● Temperaturas baixas reduzem a capacidade de transporte
de íons e aumenta a severidade da contaminação do CO.

10. Detalhes dessa tecnologia
● Maior desenvolvimento tecnológico.
● Processo simples com baixos níveis de manutenção.
● Dispositivos de conversão disponíveis comercialmente.
● Custos consideravelmente elevados.

11. Aplicações a nível mundial das células
PAFC

12. Detalhes da célula PAFC
● Redução 27t para 18t
● Fabricante UTC
● Mais de 200 unidades Vendidas no mundo
● Potência 200MW

13. CENPES/Petrobras
● Aquisição da célula de 200kW PAFC
● Testes da tecnologia.
● Projetos de reforma de Gás Natural e Etanol.
● Custo de US$900.000 e 4.500 US$/kW
● Projetos de geração e armazenagem de hidrogênio.
● Eficiência média de 38%.

14. Detalhes célula PAFC 1kW
● Compra de componentes e montagem em um
pequeno laboratório
● Utilização do hidrogênio comercial a 99%
● Operação durante 250h gerando 10 l de água
● Eficiência média de 38%.

15. Curva da célula 1kW
P = V*I

16. Detalhes célula PAFC 50kW
● Sistema fechado com reformador a injeção de
vapor
● 6.000h de operação
● LG-Caltex Oil Corp
● Processo de produção automatizado

17. Curva da célula 50kW
Comparação de células.
● Características da célula
de 50kW.

18. Conclusões
● Dificuldades relacionadas ao Hidrogênio
● Tecnologia promissora a médio prazo
principalmente associada a outras fontes renováveis.
● PAFC já possui módulos comerciais e é uma das
tecnologias mais desenvolvidas.
● PAFC baixa manutenção, elevada disponibilidade e
desenvolvida principalmente para aplicações
estáticas.

19. Obrigado!
Wilson Braga Jr. –wbj99@yahoo.com.br