Células de combustível

As células de combustível produzem energia a partir da reação do hidrogênio com o oxigênio do ar, gerando apenas água, eletricidade e calor como subprodutos.

A tecnologia de célula de combustível mais promissora para uso em portáteis é a DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), onde é utilizado metanol (um tipo de álcool combustível, produzido a partir do gás natural).

O metanol é, neste caso, utilizado como um meio de armazenamento do hidrogênio, o que permite a construção de células muito mais compactas do que seria se fosse utilizado hidrogênio pressurizado. Ao invés de queimar o combustível, como faria um motor de combustão, a célula de combustível combina o hidrogênio do metanol com oxigênio do ar, um processo bem mais seguro.

Desde 2003, a NEC, IBM, Toshiba e outros fabricantes vêm demonstrando diversos protótipos de células de combustível destinadas a notebooks e palmtops. Na maioria dos casos, as células de combustível são utilizadas como uma bateria secundária, utilizada apenas quando a bateria interna se esgota.

Em um protótipo demonstrado pela IBM em 2003, uma carga de 130 ml com uma mistura de metanol e água era capaz de gerar 72 watts-hora de energia, suficientes para manter um Thinkpad ligado por 8 horas. Entretanto, os cartuchos de metanol eram relativamente caros e a célula de combustível pesava tanto quanto o próprio Thinkpad:

Este protótipo demonstrado pela Antig em Janeiro de 2006 já é bem mais compacto, desenvolvido para ser encaixado na baia do CD-ROM. A ideia é que ele pudesse ser utilizado como bateria complementar, instalado apenas quando necessário:

Em 2005, a Toshiba anunciou o desenvolvimento de uma célula DMFC em miniatura, que poderia ser usada em palmtops e outros aparelhos portáteis. Segundo o divulgado, ela poderia manter um mp3player ligado por 20 horas (autonomia similar ao que obtemos usando uma pilha AAA), usando uma carga de 2 ml de uma solução de metanol diluído em água:

Esta célula produz apenas 0.1 watt de energia, a uma tensão de 0.65v, por isso é utilizável apenas em aparelhos muito pequenos. As células para notebook precisam produzir 200 vezes mais energia, por isso são tão grandes.

Existem dois tipos de células de combustível. As menores (como este modelo da Toshiba) trabalham de forma “passiva”, onde o combustível flui de forma natural dentro da célula. As para notebooks utilizam um sistema “ativo”, onde uma bomba força o metanol e o ar dentro da célula e um exaustor resfria a célula, evitando que ela superaqueça. As células ativas produzem muito mais energia, mas em compensação são muito maiores.

De qualquer forma, o principal atrativo das células de combustível é a boa autonomia, combinada com a rapidez da recarga. Ao invés de precisar ligar o aparelho no carregador, basta encher o reservatório periodicamente, de forma que, levando metanol suficiente, você poderia manter o notebook ligado continuamente por semanas em algum local remoto, sem eletricidade. A vida útil das células atuais é estimada em 3.000 horas de uso, mas ela tente a aumentar nas próximas gerações.

Recarga de um mp3player com célula de combustível

Apesar disso, o futuro das células de combustível nos portáteis ainda é incerto. Atualmente, elas são muito mais caras que as baterias, o que elimina qualquer vantagem relacionada ao custo. Elas também são grandes, de forma que é mais simples utilizar uma bateria de maior capacidade quando o problema é aumentar a autonomia.

De 2005 para cá, diversos fabricantes tem anunciado baterias Li-ion de carga ultra-rápida, que podem ser recarregadas em até 1 minuto (como num protótipo demonstrado pela Toshiba em 2005: http://www.dpreview.com/news/0503/05032903tosh1minbatt.asp). Esta nova geração de baterias elimina outro atrativo das células de combustível, que é a rapidez da recarga.

Naturalmente, as células de combustível também não param de evoluir, com células mais eficientes, baratas e compactas. Alguns anos atrás, se estivava que em 2010 já existiriam células baratas o suficiente para começar a competir com as baterias Li-ion, mas as estimativas atuais não são tão otimistas, falando em 2012 ou 2015. Muitos brincam que o hidrogênio é a tecnologia do futuro e sempre será (ou seja, não será usado nunca… 🙂 mas ainda é cedo para descartar o uso das células de combustível.

Outro fator, crucial para o sucesso ou fracasso é o custo das recargas. Embora você pague pela eletricidade, a quantidade de energia gasta para recarregar as baterias é pequena, de forma que o ato de carregar a bateria do notebook ou do smartphone é visto como algo gratuito, onde você tem apenas o trabalho de ligá-lo na tomada.

No caso das células de combustível, por outro lado, é necessário comprar algum tipo de refil contendo o metanol ou etanol usado pelas células e é aí que reside a grande incógnita. Se você puder simplesmente comprar o combustível a litro, como fazemos com o álcool de cozinha, muito provavelmente ninguém se importará muito com o custo adicional e as células tenderão a fazer sucesso. Se, por outro, os fabricantes insistirem em vender cartuchos de refil a preços salgados, vão criar aversão e fazer com que as células passam a ser vistas como algo indesejável.