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COMBUSTÍVEL

O combustível é um material cuja a queima é utilizada para produzir calor, energia ou luz. A queima ou combustão é uma reação química na qual os constituintes do combustível se combinam com o oxigênio do ar.

Para iniciar a queima de um combustível é necessário que ele atinja uma temperatura definida, chamada de temperatura de ignição.

O poder calorífico de um combustível é dado pelo número de calorias desprendida na queima do mesmo. Os combustíveis são classificados segundo o estado em que se apresenta (sólido, líquido ou gasosos).

Além dos produtos naturais existem os artificiais.

 

Estado Físico Combustíveis Combustíveis Artificiais
Sólido Lenha, turfa, carvão Coque, briquetes, carvão, vegetal, tortas vegetais
Líquido Petróleo Produtos da destilação de petróleo de alcatrão; álcool, gasolina sintética
Gasoso Gás Natural Hidrogênio, acetileno, propano, butano, gás de iluminação, gás de gasogênio, gás de alto - forno

 

Combustível Sólido

Os principais combustíveis sólidos naturais são a madeira e os produtos de sua decomposição natural, turfa e carvão. Para que um sólido possa ter valor como combustível é necessário que tenha um poder calorífico tão elevado quanto possível e queime com facilidade, com ou sem chama.

Combustível Líquido

O combustível líquido tem certas vantagens comparação com os sólidos, tais com poder calorifico elevado, maior facilidade e economia de armazenagem e fácil controle de consumo.

Quase todos os combustíveis líquidos são obtidos a partir do petróleo. O combustível líquido são: gasolina, querosene, óleo diesel e álcool.

Combustível Gasoso

Apresentam certas vantagens em relação aos combustíveis sólidos, tais como: permitir a eliminação de fumaça e cinzas, melhor controle de temperatura e comprimento das chama.

Os combustíveis sólidos são: gás natural, gás de iluminação, gás de água, gás de gasogênio, acetileno, propano e butano.

Fonte: www.adorofisica.com.br

COMBUSTÍVEL

CÉLULA A COMBUSTÍVEL

O esgotamento dos combustíveis fósseis e a degradação do meio ambiente estão entre os principais e cruciais problemas enfrentados pela sociedade moderna.

Estes problemas são relacionados porque uma das principais fontes de poluição ambiental é o uso indiscriminado de combustíveis fósseis para produzir energia.

Em particular, o uso desses combustíveis em um número cada vez maior de veículos que transitam nos grandes centros urbanos é uma das maiores preocupações atuais, visto o grande número de poluentes produzidos.

A energia química armazenada nos combustíveis é liberada através da combustão. Neste processo o combustível reage com oxigênio produzindo água e dióxido de carbono e liberando parte da energia armazenada nas ligações químicas.

A combustão direta ideal pode ser resumida:

Combustível + O2 ? H2O + CO2 + energia (a maior parte na forma de calor).

Infelizmente os combustíveis possuem impurezas, muitas delas compostos de enxofre, e as altas temperaturas atingidas no processo de combustão permitem a reação do nitrogênio presente no ar.

Além disso nem sempre a quantidade de oxigênio presente é suficiente para que ocorra a total queima do combustível, gerando macropartículas de carbono. Todos estes fatores geram uma considerável poluição.

Na combustão direta real temos:

Combustível (contém enxofre - S) + ar (O2, N2) ?
H2O
+ CO2 (aumentando o Efeito Estufa)
+ SOx + NOx (causando a Chuva Ácida)
+ outros componentes poluentes (monóxido de carbono, hidrocarbonetos, macropartículas de carbono, aldeídos, etc. - causando problemas respiratórios e cardíacos, etc. )

Outro problema é a eficiência do aproveitamento da energia química contida no combustível. A maior parte da energia liberada na combustão direta, como a que ocorre na queima de combustível no motor dos automóveis ou nas usinas termoelétricas, está na forma de calor.

O movimento do carro ou do gerador é o resultado da expansão que este calor provoca nos gases, dentro dos motores, ou do vapor de água na termoelétrica. Nos dois casos apenas uma pequena parcela (aproximadamente 20%) da energia química pode ser aproveitada como energia mecânica ou como energia elétrica.

A maior parte da energia é simplesmente liberada no meio ambiente na forma de calor, o que também é uma forma de poluição.

Em resumo, os maiores problemas de produção de energia por meio de combustão são:

Combustível fóssil não é renovável;
O aproveitamento da energia é pequeno (baixa eficiência);
Poluição ambiental severa promovendo problemas sérios para a saúde e bens materiais.

Então, nas alternativas para produção de energia devemos considerar:

Eficiência.
Poluição ambiental (que é mais importante).


A célula a combustível é uma alternativa em que a combustão é realizada de maneira controlada, aumentando a eficiência do aproveitamento da energia liberada e de modo menos poluente. A idéia é aproveitar o deslocamento que os elétrons sofrem durante a combustão.

O princípio de funcionamento está esquematizado na figura 1, utilizando como combustível o hidrogênio (H2). O hidrogênio entra em contato com um metal e cede elétrons para este metal produzindo H+.

Esse elétron circula por um circuito elétrico externo, onde sua energia pode ser aproveitada, e retorna para a célula a combustível onde, novamente através de um metal, encontra-se com o oxigênio.

Os dois pólos da célula são ligados por um eletrólito, ou seja, uma substância ou solução que permite o movimento de íons. Através do eletrólito, íons com o oxigênio que ganhou elétrons de um lado e o hidrogênio que perdeu elétrons do outro ligam-se formando água, que é o produto desta reação.

Por este processo até 50% da energia química pode ser transformada diretamente em energia elétrica. Se outros combustíveis forem usados, outros produtos serão obtidos.

Uma parte da energia química ainda é transformada em calor e também pode ser aproveitada, por exemplo, em sistemas para aquecimento de água. Assim a eficiência do aproveitamento da energia química pode chegar a 80%.

Porque célula a combustível é uma alternativa?

Possui elevada eficiência de conversão:

Elétrica 50%,
Com cogeração 80% (calor pode ser usado para aquecer água).
Geração no local, sem poluição química (porque produz somente água) e sem poluição sonora.
Vida útil de 40.000 horas.
Custo ainda é elevado porque é uma tecnologia nova e não é produzido em grande escala.

Aplicações da célula a combustível:

Veículos espaciais:

Local onde as pessoas possuem pequeno espaço, necessitam de energia elétrica e não podem ter poluição.

A água produzida pela célula também é utilizada para consumo dos tripulantes.

Agências de cartão de crédito: na falta de energia elétrica para os computadores causaria grande prejuízo, portanto neste caso a célula a combustível é utilizada como estratégia de segurança.

Em hospitais: energia elétrica é de extrema importância sendo que a falta desta causaria sérios problemas. A água e calor produzidos pela célula podem ser utilizados em suas lavanderias.

Em residências: como uma forma alternativa de produção de energia, independente de meios de distribuição. O calor produzido também poderia ser utilizado no aquecimento de água (chuveiro, cozinha e lavanderia).

Em veículos: que seriam movidos a motores elétricos, contribuindo de maneira significativamente para a redução no consumo e na redução da poluição.

REFERÊNCIAS

1. Gonzales, E. R.; Química Nova 2000, 23, 264.
2. Gonzales, E. R.; Produção de Energia não Poluente Através de Células a Combustível – Palestra proferida no Centro de Divulgação Científica e Cultural-USP, out 2000.

Fonte: fisica.cdcc.sc.usp.br

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