Células de combustível de óxido sólido, que podem desempenhar um papel fundamental na redução das emissões de CO2 — os esforços da DENSO para abordar duas questões para melhorar o desempenho ambiental

May 20, 2023

O Sr. Osugi, do Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento de Células de Combustível de Próxima Geração, fez uma apresentação sobre a necessidade de células de combustível de óxido sólido (SOFCs) e como a DENSO está melhorando seu desempenho ambiental.

【Palestrante】 Departamento de Desenvolvimento de Takamasa Osugi NEGP, Divisão de Desenvolvimento de Sistemas Neutros de Meio Ambiente. DENSO CORPORATION

Auto-apresentação

Boa noite. Vou explicar SOFCs. Deixe-me apresentar-me brevemente. Desde que entrei na DENSO, tenho trabalhado na área não automotiva, especialmente no desenvolvimento de produtos relacionados à habitação, portanto, minha carreira é muito rara na DENSO. Desde 2019, sou responsável pelo planejamento de negócios da SOFC.

O que é um SOFC? SOFC significa célula de combustível de óxido sólido e é um dispositivo para gerar eletricidade a partir do hidrogênio. A reação química em SOFCs é o oposto daquela em SOECs. A eletricidade é gerada através da reação química entre o hidrogênio e o oxigênio. Existem vários tipos de células de combustível. Este slide mostra um PEFC e um SOFC como exemplos. Como um SOFC usa um material cerâmico para o eletrólito, ele pode operar em altas temperaturas de cerca de 700°C, o que significa que a eficiência operacional é alta. Vários combustíveis, como hidrogênio, gás de cidade e gás propano, podem ser usados.

Por que os SOFCs são necessários? Uma sociedade de hidrogênio não será totalmente movida a hidrogênio. Combustíveis derivados de hidrogênio e vários tipos de combustíveis neutros em carbono serão usados ​​até que o hidrogênio seja amplamente utilizado. Portanto, espera-se que os SOFCs, que podem ser alimentados por vários tipos de combustíveis, desempenhem um papel fundamental na redução das emissões de CO₂ em direção a uma sociedade de hidrogênio.

Deixe-me explicar por que os combustíveis derivados de carbono, incluindo gás urbano e biogases, podem ser usados ​​além do hidrogênio. Um SOFC incorpora um sistema de reforma para converter vários tipos de combustíveis em hidrogênio, que é então usado para gerar energia.

Duas questões na melhoria do desempenho ambiental das SOFCs Mencionei no início que as SOFCs têm uma alta eficiência operacional. Temos trabalhado para melhorar ainda mais o desempenho ambiental. Eu gostaria de explicar duas questões principais. (Apontando para o slide) A primeira questão é reutilizar o combustível na saída de uma pilha de células. Este diagrama esquemático mostra o processo de geração de energia. Um combustível é carregado a partir do topo e a eletricidade é gerada na pilha de células cilíndricas brancas. Idealmente, quando a entrada de combustível de hidrogênio é 100, todo ele deve ser usado na pilha de células para gerar energia, e não deve haver combustível de hidrogênio restante na saída da pilha de células. No entanto, a pilha de células se deteriora se todo o hidrogênio for usado, por isso é controlada para não esgotar o combustível. O ejetor mostrado na parte superior deste diagrama desempenha um papel fundamental. Derivado da tecnologia proprietária da DENSO, é um componente de alta qualidade e altamente confiável que também é usado em condicionadores de ar automotivos. O ejetor recicla (recircula) o combustível não utilizado da saída para minimizar o desperdício de hidrogênio, melhorando assim a eficiência da geração de energia. A segunda questão é controlar a temperatura para maximizar a eficiência. As SOFCs operam com mais eficiência em uma determinada faixa de temperatura. Também é crucial atingir uma temperatura uniforme e adequada. Para utilizar totalmente o calor produzido durante a geração de energia, aproveitamos nossa tecnologia de gerenciamento térmico para melhorar a durabilidade. Toda a empresa trabalhou para aplicar as tecnologias refinadas na área automotiva a outros produtos.

O objetivo da DENSO Finalmente, deixe-me explicar o objetivo da DENSO. No gráfico à esquerda deste slide, a produção de energia é plotada no eixo horizontal e a eficiência da geração de energia no eixo vertical. A produção e a eficiência de grandes usinas termelétricas são plotadas no lado direito deste gráfico. Temos nos esforçado para reduzir o tamanho das SOFCs, que geram energia com mais eficiência do que as usinas elétricas, enquanto continuamos a aumentar a eficiência. Estamos prestes a iniciar uma avaliação de demonstração instalando sistemas SOFC nas usinas DENSO. Nossa visão futura é mostrada no lado direito deste slide. Combustíveis neutros em carbono não serão amplamente utilizados tão cedo, então o primeiro passo é começar a economizar energia usando SOFCs altamente eficientes. À medida que os combustíveis neutros em carbono se espalharem, contribuiremos para a descarbonização e a segurança energética usando as características de uma fonte de energia distribuída. Esperamos ajudar a criar uma "sociedade de ciclo de bem-estar" por meio do desenvolvimento de SOFCs.