Desenvolvimento de um dispositivo unitário que desempenhe de forma reversível as funções de eletrolisador e célula de combustível, armazenando e produzindo energia quando necessário utilizando o hidrogénio como vetor energético e resolvendo o problema da intermitência da produção energética por fontes renováveis. É este o objetivo de uma parceria coordenada pelo CICECO – Instituto de Materiais de Aveiro, laboratório associado da Universidade de Aveiro (UA), que implica também o estudo de membranas poliméricas, materiais compósitos ou de líquidos iónicos.

Este projeto, designado UniRCell – Unitised Regenerative Fuel Cell for Efficient Renewable Energy Supply: from Materials to Device (Sistema combinado de célula de combustível/electrolisador para fornecimento eficiente de energia renovável: dos materiais ao dispositivo), tem subjacente a ideia de que o hidrogénio obtido por eletrólise da água recorrendo à eletricidade produzida a partir de fontes renováveis – energia eólica ou fotovoltaica, por exemplo -, pode ser armazenado e, quando necessário, convertido novamente em eletricidade numa célula de combustível. Assim, o hidrogénio passa a ser o vetor de um paradigma energético novo.

O amadurecimento das tecnologias de células de combustível simplificando os sistemas auxiliares de gestão térmica e hídrica do dispositivo, assim como a descoberta de novos eletrólitos e de catalisadores sem platina, é fundamental para a integração da pilha de combustível e do eletrolisador num só sistema combinado de célula de combustível/eletrolisador. O custo, peso e volume de um sistema combinado são inferiores ao que resulta da combinação de unidades separadas de célula de combustível e eletrolisador, mas os materiais e as especificações das funções críticas do dispositivo são também muito mais exigentes.

O projeto UniRCell tem como objetivo desenvolver uma nova geração de materiais de elevado desempenho, baixo custo e ambientalmente sustentáveis, incluindo a validação em protótipo de uma célula de combustível reversível unitária (URFC - Unitised Regenerative Fuel Cell).

As atividades técnicas planeadas no projeto UniRCell englobam o desenvolvimento de novos eletrólitos, de novos eletrocatalisadores bifuncionais para as reações de redução e evolução do oxigénio e do hidrogénio, a integração destes componentes no conjunto membrana/elétrodos, e a validação analítica e experimental das especificações críticas dos componentes em protótipos laboratoriais. Por outro lado, serão ainda desenvolvidas ferramentas numéricas para melhor compreensão das relações entre a estrutura, transporte iónico e eletrocatálise, e para melhor compreensão dos efeitos dinâmicos de escoamento bifásico, transferência de calor e massa na otimização do desempenho do dispositivo.

A parceria junta uma equipa do CICECO coordenada pelo investigador Filipe Figueiredo, entidade líder da parceria, o Laboratório de Processos de Separação e Reação / Laboratório de Catálise e Materiais (LSRE/LCM) e o Centro de Estudo de Fenómenos de Transferência (CEFT), ambos da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, o Laboratório Associado para a Química Verde (LAQV) do REQUIMTE (Faculdade de Ciências da Universidade do Porto), e o Centro de Química-Vila Real (CQ-VR), da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro numa plataforma para a consolidação da investigação e desenvolvimento das tecnologias do hidrogénio em Portugal.

Texto: UA