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NACIONAL
CASO PRÁTICO EM PORTALEGRE
Sistema de cogeração com células de combustível Paulo Brito
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Bruno Barbas
A
aplicação de sistemas de cogeração com células de combustível de alta temperatura de óxido sólido (Solid Oxid Fuel Cell SOFC) em micro e mini-produção a gás natural é uma tecnologia que tem vindo a ter um crescimento de aplicação, principalmente, no Japão, nos EUA e na Europa Central e do Norte. As SOFC são células de combustíveis que permitem produzir energia elétrica e calor a partir de combustíveis gasosos, nomeadamente hidrogénio, metano
p Figura 1: Princípio de funcionamento de uma SOFC u Figura 2: Imagem de uma SOFC
e gás de síntese. São células que apresentam uma grande robustez, simplicidade de operação, eficiência muito elevada (em torno dos 85% elétrico + térmico), versatilidade quanto ao tipo de gás, permitindo a utilização de materiais anódicos e catódicos relativamente “baratos” em comparação com outras células de combustíveis. Uma das SOFC que estão já numa fase de comercialização são as células da Solid Power, produzidas na Alemanha. Foi uma célula destas, primeira em Portugal, que o Instituto Politécnico de Portalegre, no âmbito do seu Laboratório experimental industrial BioBIP1 associado ao Centro de investigação VALORIZA2, instalou uma célula de demonstração no sentido de estudar o seu comportamento em diferentes situação práticas de aplicação, bem como a possibilidade de vir a utilizar gás de síntese, rico em hidrogénio, produzido nas unidades de gasificação térmica de resíduos que têm vindo a ser desenvolvidas no mesmo Instituto. O princípio genérico das células de combustível, apresentado na
Figura 1, é a existência de um ânodo e um cátodo separados por um eletrólito que não é condutor de eletricidade, mas que permite a permuta iónica, desta forma o oxigénio contido no ar atmosférico é fornecido ao cátodo (constituído, por exemplo, por óxido de níquel) e o hidrogénio é disponibilizado do lado do ânodo (constituído, por exemplo, por níquel) o eletrólito é constituído por uma composto de óxido metálico sólido (zircónio); a constituição do eletrólito dá nome ao tipo de célula de combustível. No cátodo oxigénio cede iões de oxigénio (O2-) que atravessam o eletrólito combinando-se com o hidrogénio do lado do ânodo onde se dá a redução do combustível. Não sendo o eletrólito condutor de eletricidade, o fluxo de eletrões é estabelecido por um circuito elétrico externo. Essa corrente elétrica obtida é o nosso objetivo na obtenção de energia elétrica. A SOFC adquirida é uma BlueGen 15 ou BG-15 (ver Figura 2) com uma potência elétrica produzida parametrizável entre os 500W e os 1.500W sendo a sua melhor eficiência obtida aos 1.300W sendo
