As células de combustível são altamente sensíveis a impurezas, que podem ter vários efeitos negativos. Até mesmo níveis residuais de contaminantes como umidade (H₂O), oxigênio (O₂), nitrogênio (N₂) ou monóxido de carbono (CO) podem suprimir a eficiência da conversão, levando à redução da potência de saída.
Com o tempo, esses contaminantes também podem danificar os componentes da célula de combustível, especialmente o catalisador, o que pode levar a reparos ou substituições dispendiosas.
A manutenção da pureza é especialmente crucial em células de combustível em conformidade com a ISO 14687, que especifica limites rigorosos para a concentração de impurezas, como H₂O, O₂ e N₂.
A natureza exata e o nível de impurezas podem variar dependendo da fonte de hidrogênio - seja de Reforma de metano a vapor (SMR), pirólise ou eletrólise.
Cada método de produção de hidrogênio pode introduzir diferentes contaminantes que precisam ser monitorados e controlados antes que o hidrogênio entre na célula de combustível.
Principais medições de pureza em hidrogênio para células de combustível
Várias medições importantes de pureza são essenciais para garantir que o hidrogênio usado em células de combustível atenda aos padrões necessários para um alto desempenho:
1. Umidade (vapor de água) no hidrogênio:
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O excesso de umidade pode interferir nas reações eletroquímicas dentro da célula de combustível, levando à diminuição da eficiência e a possíveis danos aos componentes da célula de combustível. O monitoramento dos níveis de umidade é fundamental para garantir que o fluxo de hidrogênio esteja seco o suficiente para manter o desempenho ideal da célula de combustível.
2. Oxigênio no hidrogênio:
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A contaminação por oxigênio pode levar à redução da potência e da eficiência da célula de combustível. Mesmo pequenas quantidades de oxigênio podem causar uma degradação significativa do desempenho da célula de combustível ao longo do tempo. O monitoramento contínuo dos níveis de oxigênio garante que o hidrogênio permaneça livre desse contaminante prejudicial.
3. monóxido de carbono (CO):
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O monóxido de carbono é um dos contaminantes mais prejudiciais para as células de combustível, especialmente as células de combustível PEM. O CO pode ser adsorvido no catalisador de platina, reduzindo sua capacidade de facilitar a reação hidrogênio-oxigênio. Mesmo quantidades mínimas de CO podem reduzir drasticamente o desempenho e a vida útil de uma célula de combustível. O monitoramento dos níveis de CO é essencial para evitar o envenenamento do catalisador.
4. Níveis de pureza do hidrogênio:
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A pureza geral do hidrogênio deve atender a padrões rigorosos, como os definidos na ISO 14687, que estabelece diretrizes para os níveis aceitáveis de contaminantes no hidrogênio usado em células de combustível. O monitoramento contínuo da pureza do hidrogênio garante que o hidrogênio atenda a esses padrões, evitando a perda de desempenho e maximizando a eficiência da célula de combustível.
Considerações adicionais sobre segurança: Instalação e integridade do pacote
Além das preocupações com a pureza, medidas específicas de segurança da instalação e integridade do sistema são cruciais para o armazenamento e a distribuição de hidrogênio em sistemas de células de combustível. Os sistemas de detecção de vazamentos são necessários para identificar qualquer vazamento no suprimento de hidrogênio, o que pode representar sérios riscos à segurança. Além disso, a inertização - o processo de adição de um gás inerte para reduzir o risco de combustão - pode ser usada para proteger o sistema contra eventos de ignição não intencionais.
Que tipos de analisadores são usados para a pureza do hidrogênio em células de combustível?
Para manter a pureza do hidrogênio nos níveis necessários para a operação da célula de combustível, uma variedade de analisadores avançados é empregada para detectar e remover contaminantes antes que o hidrogênio entre na célula de combustível.
