Andando de bicicleta sem pedalar

Uma empresa japonesa propôs uma bicicleta elétrica sem bateria, alimentada por uma pilha a combustível que se recarrega com um cartucho que permite rodar 45 quilômetros. Ultratendência, mas preço não revelado. Aliás, está bike não está à venda...

A empresa japonesa Iwatani já apresentara, em outubro de 2009, um protótipo da bicicleta elétrica carregada com uma pilha a combustível, no lugar do porta-bagagens traseiro, com uma potência de 50 watts. A bicicleta elétrica acaba de reaparecer na exposição FC Expo 2010, em Tóquio. (FC de Fuel-Cell, pilha a combustível, em inglês).

A idéia não é - ainda - comercializá-la, mas demonstrar o interesse dessa solução técnica com uma pilha a combustível. A eletricidade é produzida por essa pilha, na qual se opera uma reação entre o hidrogênio colocado num reservatório e o oxigênio do ar, tendo água como resíduo final.

As pilhas a combustível são bastante utilizadas, mas busca-se atualmente empregá-las em tudo: nas casas; carros; telefones celulares, aviões ou nas nanotecnologias. Uma vez fabricado o hidrogênio (em uma central), ele se torna assim um bom vetor de energia, que elimina a poluição em nível da utilização, como a eletricidade, mas com a vantagem de um armazenamento mais denso.

Há décadas, múltiplas soluções técnicas foram experimentadas para fabricar pilhas de todos os tamanhos. As maiores dificuldades são encontradas com as pilhas pequenas, porque o hidrogênio, esse gás ultraleve, é "rabugento", reluta em se deixar aprisionar em um reservatório. Daí o interesse em mostrar um dispositivo capaz de ser instalado em uma bicicleta.

Um cartucho contém, sob a forma de um hidreto metálico, 7 gramas de hidrogênio, uma quantidade suficiente para alimentar a pilha a combustível durante três horas.

Créditos: Nikkei Electronics.

Uma alternativa interessante à bateria.

A pilha concebida pela empresa Iwatani (pesando 1,1 quilograma) utiliza um eletrólito sólido de polímero. Entre as numerosas famílias de pilha a combustível, esta, bem conhecida, é batizada como PEMFC (ou PEFC, Photon-Exchange Membrane Fuel, ou seja: pilha a combustível com membrana trocadora de prótons). A eletricidade produzida (entre 30 a 35 volts) carrega uma pequena bateria de íon lítio (de 4 ampères-hora) e alimenta o motor com 26 volts.

O hidrogênio é armazenado sob a forma de um hidreto metálico, ou seja, uma liga de titânio e de zircônio e contido em uma caixa plástica. No interior dessas 750 gramas, de volume de um quarto de litro, ela contém 7 gramas de hidrogênio, seja: o equivalente a um volume de 80 litros de hidrogênio gasoso (a uma pressão de uma atmosfera e a 0oC.)

O pequeno reservatório tem a forma de um cartucho facilmente destacável, fácil, portanto, de ser recarregável. Esta recarga, anuncia a empresa Iwatani, permite produzir eletricidade durante três horas. Esta bicicleta original, de 31 kg, pode assim rodar sem a ajuda dos pés do ciclista por 45 quilômetros.

Essa bicicleta elétrica, de cerca de trinta quilogramas, obtém sua energia do hidrogênio armazenado em um cartucho recarregável e do oxigênio do ar.

Créditos: Nikkei Electronics.

No momento, a utilização é ainda limitada. Os cartuchos, não encontráveis no comércio, podem somente ser recarregados, e isso em um único lugar no mundo: O Aeroporto Internacional de Kansai, na Baia de Osaka... O protótipo não existe senão em estado de demonstração. Aliás, em relação às bicicletas elétricas tradicionais, o protótipo é pesado e pouco potente. A Iwatani quer, principalmente, mostrar que sua pilha a combustível PEMFC funciona bem e que é suficientemente leve para se adaptar a todo tipo de utilização.

Fonte: FuturaScience

Pilha a combustível de óxido sólido (SOFC): mais energia e contribuição ao meio ambiente

A pilha a combustível de óxido sólido (Solid Oxid Fuel Cell, SOFC) é uma das soluções tecnológicas mais eficientes para combater a poluição resultante da dependência do mundo moderno pelas energias fósseis.

Esse dispositivo, que produz eletricidade, não polui a atmosfera, não faz barulho, e libera unicamente água e calor.

A fim de aperfeiçoar essa tecnologia promissora, os especialistas em pilhas a combustível, do Conselho Nacional de Pesquisas do Canadá (CNRC), se associaram ao Sexto Programa-Quadro para a Pesquisa e Tecnologia (PC) da Comissão Européia e também a organismos internacionais. A pilha a combustível desenvolvida pelo CNRC já atingiu os objetivos do programa fixados para 2010. 

"O projeto se intitula: "Demonstration of SOFC stack technology for operation at 600o ou SOFC600", explica Radenka Maric, chefe do grupo de pilhas a combustível de altas temperaturas, do Instituto de Inovação em Pilhas a Combustível (IIPC-CNRC).

Pilha a combustível a base de óxido sólido (SOFC). - Créditos: CNRC

O objetivo final é criar pilhas à base de óxido sólido economicamente rentáveis que produzirão energia de modo eficaz, sem poluir. Para isso, o projeto foi dividido em objetivos mais modestos, confiados aos diferentes membros da equipe, a fim de obter uma SOFC de 1 kW funcionando a 600°C daqui a 4 anos. 

Além de ecológicas, as pilhas a combustível se caracterizam por seu bom rendimento. Assim, o rendimento de uma SOFC pode atingir 70% em comparação aos 30% de uma central térmica. Entretanto, há obstáculos técnicos a serem transpostos, sendo a temperatura o principal deles.

Atualmente, as SOFC funcionam por volta de 1000°C, o que as deteriora rapidamente. A equipe testa também novos materiais, mais performantes e menos caros que a platina atualmente empregada. A outra inovação é a tecnologia de deposição reativa por pulverização: películas extremamente finas de um material condutor são depositadas sobre o substrato da pilha com altíssima precisão. Quanto mais finas forem as camadas, menor a resistência, logo uma melhor performance a uma temperatura inferior àquela das pilhas existentes.

CNRC (http://www.nrc-cnrc.gc.ca), consultado em 10 de junho de 2007

Sol e pilhas: combinação mais que frutífera

Exploração do sol através de pilhas solares. - Créditos: Achats-Industriels

Os esforços para o fornecimento de uma energia, ao mesmo tempo abundante e acessível, são confrontados com enormes desafios, em vista do aumento da população mundial, exigências em matéria da melhora dos meios de vida assim como o abandono bastante controverso dos combustíveis fósseis. A energia solar é considerada como uma alternativa, ao mesmo tempo ecológica e quase inexaurível, aos combustíveis tóxicos.

As pilhas solares tradicionais à base de silício são utilizadas em todo mundo para produzir milhões de watts de eletricidade a cada ano. Infelizmente, a utilização desse tipo de pilha coloca inúmeros problemas. A produção de silício de alta qualidade requerida pelas pilhas solares custa caro. Além do mais, a eficácia desse tipo de pilha em termos de conversão energética é relativamente baixa. Isso porque as pilhas solares não constituem uma alternativa prática e economicamente viável às fontes energéticas à base de combustíveis fósseis.

Contudo, novos materiais fotovoltaicos foram desenvolvidos recentemente. As pilhas solares repousando sobre a fotoexcitação de corantes constituem a alternativa mais promissora às pilhas solares tradicionais à base de silício. Essas pilhas solares sensibilizadas por corantes consistem de uma camada mesoporosa de nanopartículas de óxido de titânio (TiO2), recobertas com corantes orgânicos que aumentam a absorção espectral da luz solar na região do espectro visível.

A maior vantagem dessas pilhas sensibilizadas por corantes é que o principal componente, a saber, o dióxido de titânio, é econômico e não requer instalações complexas para sua fabricação. Além do mais, a eficácia da conversão de energia não é afetada pelas mudanças de temperatura e os diferentes ângulos. Daí essas pilhas solares se caracterizarem por performances crescentes.

FONTE: Achats-Industriels

Pilhas a combustível tocadas a biogás

Com a escassez do petróleo, cada vez mais acentuada, pesquisadores têm investido mais e mais em pesquisas buscando alternativas. Se, abusivamente falando, é o petróleo que move o mundo, não é por causa dele que este vai parar. A perspectiva de utilização de biogás em pilhas a combustível é algo que, convenhamos, não pode ser desprezada.

E tanto não é assim, que o seminário "Biogás para as pilhas a combustível" - realizado em Potsdam-Bornin (Alemanha), em abril de 2005, organizado pelo Instituto Leibniz de Técnica Agrícola (ATB) -, contou com a participação de vários cientistas, pessoal da indústria, e também de políticos, interessados na viabilização do uso do biogás em pilhas a combustível.

Nos últimos anos, vem aumentando consideravelmente a utilização do biogás e, também, do gás de compostagem, com possibilidades excelentes. Os motores a combustão são os que mais têm se beneficiado desses tipos de gases. Contudo, a eficácia dos mesmos e a utilização destes não são ainda satisfatórias: seu tempo de vida é médio e a poluição gerada é ainda relativamente elevada. 

Quanto a isso, as pilhas a combustível apresentam uma alternativa bastante interessante, não obstante seus custos de produção serem ainda elevados e os problemas técnicos e científicos que levantam ainda não terem sido resolvidos. 

Embora todos os experts sejam unânimes em dizer que a pilha a combustível a biogás apresenta um bom potencial, para o momento o mercado ainda não poderá contar com uma produção em larga escala.

Os pesquisadores pensam, para o futuro, dedicar maior atenção à disponibilização do hidrogênio e, mais particularmente ainda, à purificação do gás. 

Todos concordam em que as técnicas de purificação existentes oferecem um forte potencial, o qual, ainda, é mister que seja bem desenvolvido. M. Volkhard Scholz, que trabalha no desenvolvimento das pilhas a combustível com biogás, afirma que "a próxima etapa será identificar, de modo confiável, os gases prejudiciais e examinar seus efeitos sobre a pilha a combustível". Trata-se de uma tecnologia do futuro, segundo ele, mas que "necessita de uma cooperação eficaz entre os diversos atores do setor".

FONTE: Press Release ATB

Aviões movidos a hidrogênio produzido por pilhas a combustível: a Boeing promete!

Em dezembro de 2003, ao que tudo indica, será inaugurada uma nova era na aviação. Pelo menos é o que promete a Boeing, que porá nos ares o primeiro avião funcionando a pilhas de hidrogênio.

Para atingir a velocidade de decolagem a aeronave se valerá de baterias. Uma vez em vôo, entra em ação uma pilha a combustível, de 25 kilowatts, que fornecerá a eletricidade que alimentará a hélice.

A Intelligent Energy foi a companhia eleita pela Boeing para fornecer a pilha a combustível. Um planador modificado, informa um dos engenheiros da Intelligent Energy, permitirá que o piloto plane até o solo para aterrissar, caso haja algum problema.

A propulsão de aviões de maior tamanho, via pilha a combustível, parece, no entanto, estar excluída. E isso não pelas pilhas a combustível em si, as quais não constituiriam problema, mas sim pela armazenagem do combustível, o hidrogênio, esta sim, problemática.

Aeronaves de grande porte não teriam possibilidade de transportar quantidade de hidrogênio necessária à sua propulsão, conforme informa um dos membros da Lynntech, companhia americana responsável pela construção de drones - aviões de controle remoto -, que funcionam graças a pilhas a combustível. 

Fontes auxiliares, durante o vôo, são necessárias para fornecer energia destinada ao aquecimento e iluminação dos aviões. Estas, conforme o objetivo da Boeing, poderão ser substituídas por pilhas a combustível. Trata-se de uma energia que, atualmente, é fornecida por baterias, as quais são recarregadas quando as turbinas do avião estão em funcionamento.

Além de diminuir a carga de trabalho dessas turbinas, o uso da pilha a combustível poderá vir a beneficiar o meio ambiente, na medida em que evitará a emissão de gases poluentes, quando dos vôos.

FONTE: Financial Times / Intelligent Energy / New Scientist

Pesquisadores japoneses desenvolvem técnica que levam à pilha a combustível recarregável

Pilhas a combustível poderão ser reutilizadas graças a uma nova técnica desenvolvida por um grupo de pesquisadores da Universidade de Hokkaido (Japão). A técnica em questão permite reutilizar, em várias retomadas, o hidrogênio das pilhas.

A pilha é alimentada por um hidrocarboneto derivado do metano, como o ciclohexano, do qual, por evaporação a mais de 3000°C, extrai-se o hidrogênio. Na saída da pilha, recupera-se a água e o hidrocarboneto empobrecido em hidrogênio, sendo este recuperado por eletrólise da água, em função de um aporte de eletricidade. A seguir, o gás é combinado com o hidrocarboneto empobrecido, a fim de sintetizar novamente o carburante da pilha. 

O método permite recarregar a pilha a combustível que poderá ser utilizada como um acumulador.

Os pesquisadores não param por aí. Prevêem, ainda, uma utilização doméstica para sua tecnologia: a junção da pilha inovadora com painéis solares instalados no telhado das residências, os quais, durante o dia, obteriam a energia necessária à produção de hidrogênio. O gás acumulado poderia, então, alimentar a pilha durante a noite, período em que há uma demanda importante de energia, principalmente para aquecimento.

Uma colaboração com a Electric Power Development Co., também do Japão, está nos planos dos pesquisadores da Universidade de Hokkaido que pensam, assim, poder desenvolver e trazer melhorias para a nova técnica.

FONTE: Nikkei Shimbun, January 10, 2003.

Nanotubos de carbono e pilhas solares: o que há de comum entre eles?

Futuramente, as pilhas solares constituídas de silício poderão ser suplantadas por dispositivos fotovoltaicos mais eficazes, fabricados a partir de nanotubos de carbono.

Pesquisadores da Universidade de Tokushima e uma sociedade de capital de risco desenvolveram um protótipo cujo dispositivo explora o fato dos nanotubos de carbono emitirem elétron em suas extremidades ao receberem uma energia externa.

Tal protótipo é formado por dois eletrodos em forma de placa, separados por um espaço e colocados no interior de uma câmara de vidro sob vácuo. O eletrodo superior é constituído de carbono e, sob ele, se encontram numerosas protuberâncias de nanotubos. A energia solar absorvida por esse eletrodo provoca a emissão de elétrons recuperados pelo segundo (eletrodo), fabricado em aço inoxidável. Estes dois eletrodos estão ligados por circuito.

O protótipo possui um rendimento de conversão energética próxima dos 8%, o que, particularmente, não é alto, mas confirma a ideia sobre a qual se fundamenta o aparelho.

FONTE: Nikkei Weekly

Nova Forma de produção de energia elétrica: em princípio, mais limpa...

Dieter Ihrig, da Fachhoschule de Iserlohn (Alemanha), quer fazer uso da alga verde, "chlorella vulgaris", para produzir energia elétrica limpa. Para tanto, está desenvolvendo um bioreator que permite aproveitar o processo fotossintético dessa alga unicelular.

As algas, em suspensão em um meio aquoso, são encerradas nos compartimentos de vidros cilíndricos do reator. Sob efeito da luz, produzem, então, a energia necessária a seu crescimento e reprodução. A biomassa assim produzida é recolhida graças a um filtro, que não retém senão as células maiores, enquanto as menores continuam a alimentar o reator. A "colheita", engarrafada, é submetida à ação de bactérias anaeróbicas, para produzir um biogás: mistura de metano e CO2. A mistura poderia ser queimada para obter a energia desejada mas, por um cuidado ecológico, Dieter Ihrig vai além!

Seu modelo previu elevar, em uma câmara metálica, a mistura gasosa a uma temperatura de 500°C, depois de degradá-la em CO2 e hidrogênio, por meio de catalisadores. O CO2 (gás do efeito estufa) é reinjetado no bioreator para alimentá-lo. O hidrogênio - produto final, é dirigido para uma pilha (célula) a combustível para a produção de energia elétrica.

A técnica não está ainda suficientemente pronta para ser utilizada. O pesquisador estima que a mesma poderá ser comercializada num prazo de cinco a dez anos. É o que se espera! Sabe-se que um quilo de alga seca poderia produzir mais de 6 quilowatts/hora, e que o único resíduo desse procedimento é água. 

FONTE: Der Stadt Anzeiger