Pilha de Combustível

As células de combustíveis possuem gases como combustíveis. Elas têm três compartimentos: em um está o primeiro gás, de hidrogênio (H₂), por exemplo; no segundo compartimento fica o outro gás que irá reagir, que, como exemplo, pode ser o gás oxigênio (O₂); e eles ficam separados por um terceiro compartimento, que consiste em um ambiente apropriado no qual os dois gases irão se difundir passando pelos eletrodos e, por fim, reagirão. Assim, essas células convertem a energia liberada em reações de combustão em eletricidade.

Os eletrodos são inertes, pois são feitos de grafita e impregnados de platina, ou são de níquel poroso.

Ao se fazer várias associações em série dessa célula citada, obtemos a pilha de combustível, com maior potência que as células separadas.

No exemplo citado, temos que o ânodo (polo negativo) que perderá os elétrons será o gás hidrogênio e o cátodo (polo positivo), que receberá os elétrons, será o gás oxigênio. Portanto, temos como semirreações e reação global nessa pilha:

Ânodo: 2 H₂ + 4 OH^- → 4 H₂O + 4e^-
Cátodo: O₂ + 2 H₂O + 4e^- → 4 OH
                                                               
Global: 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

Existem vários tipos de pilhas de combustíveis, algumas funcionam a baixas temperaturas, já outras têm que ser a altas temperaturas. A do exemplo citado é tida como do tipo AFC, atuando em uma faixa de temperatura de 60°C a 90°C. Normalmente, esse tipo de pilha apresenta dimensão típica de 7 kW. Observe abaixo um esquema de seu funcionamento:

Essas pilhas são normalmente usadas em foguetes, naves espaciais ou submarinos, pois, conforme pode ser visto na reação global acima, a enorme vantagem desse tipo de pilha, que é considerada a pilha do futuro, é que ela produz água na forma de vapor que pode ser purificada e consumida. Outro grande benefício é que elas não poluem o meio ambiente.

Também estão sendo usadas em indústrias como fontes de energia e como geradores de emergência em edifícios e em carros movidos a hidrogênio. Esse interesse é crescente, pois além da busca por energias alternativas ao petróleo, há um aumento da consciência de proteção ambiental.

Esse tipo de pilha nunca se gasta, ou seja, os reagentes são continuamente injetados no aparelho durante o processo de oxirredução.

Um inconveniente é que seu custo é elevado.