Grafite

As células de combustível tornaram-se uma fonte de energia ecológica viável e os avanços na tecnologia continuam a ser feitos. Hoje, as células de combustível já são usadas para energia primária e de backup para 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 usadas em aplicações estacionárias e móveis, embora a última exija acesso a um posto de abastecimento. No entanto, os veículos elétricos padrão ainda são muito mais limitados por suas baterias. Isso não é muito prático em muitas aplicações comerciais onde os veículos cobrem grandes distâncias, ou em países menos densamente povoados e com longas distâncias de condução. As células de combustível podem fornecer energia elétrica em faixas de condução comparáveis ​​aos motores a gasolina ou diesel. Portanto, as células de combustível são frequentemente usadas em transporte 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 olhando para essa tecnologia em uma escala maior. Daimler e Honda já estão alugando veículos movidos a 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 por meio 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 a célula, removem o calor da área ativa e evitam o vazamento de gases e refrigerante. As 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 velocidade das reações eletroquímicas da célula de combustível.

O grafite nas células a combustível é usado como material condutor para as placas bipolares, que são um componente essencial da estrutura da célula a combustível. Placas bipolares de grafite super finas devem ser puras e de alta qualidade para melhorar a condutividade elétrica e térmica, bem como garantir uma operação de longa duração.

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

O grafite também é usado no GDL, onde o grafite está impactando a porosidade dessa camada.

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

As células de combustível dependem de um processo eletroquímico e não de uma 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 partes móveis, as células de combustível são silenciosas, duráveis, confiáveis ​​e duradouras com pouca manutenção.

A UE está buscando ativamente a cooperação internacional em pesquisa e inovação em hidrogênio renovável por meio da Mission Innovation, uma iniciativa global para acelerar os esforços de inovação em energia renovável. O objetivo da Clean Hydrogen Mission é reduzir os custos do hidrogênio limpo para o usuário final para US$ 2/kg até 2030 e desenvolver pelo menos 100 vales de hidrogênio em todo o mundo até 2030. As políticas nacionais em vigor foram registradas pela Agência Internacional de Energia (IEA) relatório sobre hidrogênio.1