Sistema de célula de combustível de membrana de troca de prótons (PEM)

As células de combustível PEM (Proton Exchange Membrane) são destacadas por sua eficiência superior em relação aos motores de combustão tradicionais e a algumas tecnologias de bateria. Aqui está uma comparação rápida: 

• Células a combustível PEM: alcançam eficiências de 40 a 60%, que podem ser elevadas para aproximadamente 85% quando o calor residual é utilizado em sistemas de cogeração. Elas oferecem tempos de reabastecimento mais rápidos e maior densidade de energia, o que as torna adequadas para aplicações que exigem alcances mais longos e tempos de reabastecimento mais curtos.*
• Motores de combustão: geralmente, atingem apenas 25 a 30% de eficiência devido à perda de calor, o que os torna menos eficientes e mais poluentes.*
• Baterias: as variantes de íons de lítio apresentam até 90% de eficiência, enquanto os tipos de chumbo-ácido se equiparam às células de combustível PEM em cerca de 50%. As baterias são excelentes na conversão e no armazenamento de energia, apesar dos tempos de recarga mais lentos. As células de combustível PEM se destacam com uma combinação de eficiência, reabastecimento rápido e densidade de energia, o que as torna excelentes para o transporte e a geração de energia, onde o reabastecimento rápido e o alcance estendido são essenciais.*

A GF Piping Systems aumenta a eficiência e a confiabilidade das células de combustível PEM com seus avançados sistemas de tubulação de polipropileno. 

*EUA: Departamento de ENERGIA: Escritório de Tecnologias de Células a Combustível - Ficha Técnica das Células a Combustível (energy.gov) Escritório de Tecnologias de Hidrogênio e Células a Combustível | Departamento de Energia.

Um sistema de célula de combustível PEM (Proton Exchange Membrane) consiste em vários componentes essenciais que trabalham juntos para converter hidrogênio e oxigênio em eletricidade. Os principais componentes incluem:

• Conjunto de eletrodos de membrana (MEA): o núcleo onde ocorrem as reações eletroquímicas.
• Placas bipolares: distribuem os gases sobre a MEA e coletam a corrente gerada.
• Camadas de difusão de gás (GDL): garantem a distribuição uniforme de gás para o MEA.
• Sistemas de resfriamento: gerenciam o calor para manter o desempenho ideal.

Abastecimento de fluidos 

• Suprimento de oxigênio: geralmente do ar.
  Condições: fornecido à pressão e temperatura ambiente.
  Concentração: aproximadamente 21% no ar, suficiente para a operação.
• Fornecimento de hidrogênio:
  Pressão: normalmente varia de 1,5 a 3 bar.
  Temperatura: em torno de 20-30°C.
  Pureza: as concentrações geralmente precisam estar acima de 99,99% para evitar contaminação e garantir uma operação eficiente.*

Os avançados sistemas de tubulação de polipropileno da GF Piping Systems (PROGEF Standard e PROGEF Plus) são meticulosamente projetados para atender a esses requisitos rigorosos, garantindo o fornecimento seguro e eficiente de hidrogênio e oxigênio. 

* Mo, S., Du, L., Huang, Z. et al. Recent Advances on PEM Fuel Cells: From Key Materials to Membrane Electrode Assembly. Electrochem. Energy Rev. 6, 28 (2023).doi.org/10.1007/s41918-023-00190-w.

A comercialização de células de combustível PEM está progredindo de forma constante, com aplicações em transporte, geração de energia estacionária e energia portátil. O hidrogênio é normalmente fornecido em cilindros de alta pressão, geralmente de 350 a 700 bar. A GF Piping Systems dá suporte a essa infraestrutura fornecendo componentes para tanques do tipo IV, que são feitos de materiais compostos com um revestimento interno para garantir as propriedades de barreira de gás e suportar altas pressões. Nossos produtos garantem o armazenamento e o transporte seguros e confiáveis de hidrogênio, facilitando a adoção mais ampla das células de combustível PEM.

Confira nossa oferta de componentes de revestimento interno para recipientes do tipo IV feitos de PA ou PE em nossa página de aplicação de hidrogênio.

Os sistemas de monitoramento em células de combustível PEM exigem medidores de vazão, sensores de pressão e sensores de temperatura precisos para garantir o desempenho e a segurança ideais. Esses instrumentos monitoram o suprimento de hidrogênio, oxigênio e refrigerante, garantindo que sejam fornecidos nas taxas de vazão, pressões e temperaturas corretas. Oferecemos uma ampla gama de sensores e equipamentos de monitoramento projetados para medições precisas e confiáveis. Nossas soluções ajudam a manter a operação adequada dos sistemas de células de combustível PEM, aumentando a eficiência, a segurança e a longevidade.

Para obter mais informações, acesse nosso portfólio de produtos de medição e controle:

• Sensor de vazão
• Medidores de temperatura
• Medidores de pressão
  
• Sensores de condutividade
• Sistemas de transmissores e controladores 

Nós nos dedicamos a apoiar a economia do hidrogênio com soluções especializadas, desde o planejamento inicial e a seleção de materiais até a entrega e a instalação de componentes de alta qualidade. Nossa experiência garante que seus sistemas de células de combustível PEM operem com desempenho e confiabilidade máximos.