Electrocell
Electrocell pesquisa para diminuir tamanho e preço das células
a combustível, para concorrer na futura economia do hidrogênio

Davi Molinari

Um dos prédios do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) da Universidade de São Paulo (USP) tem sua própria fonte de energia elétrica. Desligado da rede elétrica, o prédio sede do Centro Incubador de Empresas Tecnológicas (Cietec) supre suas necessidades de iluminação e de alimentação de centenas de máquinas e equipamentos por meio de uma célula a hidrogênio de 50 kW, suficiente para manter acesas 1.250 lâmpadas fluorescentes de 40 W.

A célula experimental funciona desde agosto de 2004 no andar térreo do edifício, dentro das instalações da Electrocell. Uma espécie de "show room" permanente da empresa. Revestida por uma estrutura metálica que lembra um armário de seis portas, a célula levou cinco anos para ficar pronta. Para isso, a empresa aprovou projetos dentro do programa de apoio à pequena empresa inovadora da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). E também da distribuidora de energia AES Eletropaulo, que investiu R$ 1,7 milhão no projeto em parceria com o Instituto de Eletrotécnica e Energia (IEE) da USP.

O silêncio durante a produção de energia chama a atenção. É a antítese dos barulhentos e poluidores geradores a diesel. Alimentada com cilindros de hidrogênio gasoso, a célula a combustível é um conversor eletroquímico que transforma a energia química da quebra de moléculas de hidrogênio em energia elétrica. Como resultado final, a célula a combustível gera eletricidade, calor e água — nenhum outro resíduo.

Ainda sem aplicação comercial

Apesar das vantagens ambientais, o atual custo da célula de combustível e a ausência de uma rede de distribuição de hidrogênio são obstáculos que colocam à prova o empreendimento empresarial da Electrocell. "Nós acreditamos que o preço e as dimensões de uma célula de combustível vão cair bastante nos próximos anos", afirma Gerhard Ett, engenheiro químico por formação, doutor em eletroquímica pela USP e diretor da empresa. Em cinco anos de existência, a Electrocell vendeu 30 células — principalmente para universidade e institutos de pesquisa. Nenhuma com aplicação comercial. "Nós conseguimos vender duas células para a Alemanha a um terço do que eles gastariam se comprassem um equipamento alemão", afirma Ett.

As células da Electrocell têm sido usadas em bancadas de teste, como a de 5 kW comprada pelo Centro de Pesquisa de Energia Elétrica (Cepel) da Eletrobrás. O equipamento foi financiado pela Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (Chesf), usando o porcentual obrigatório de investimento em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) previsto na legislação do setor elétrico. O módulo, instalado no Rio de Janeiro, é o mais avançado já construído pela Electrocell. Ele foi beneficiado pelos avanços tecnológicos obtidos durante a produção da célula da Eletropaulo. Com o equipamento, o Cepel quer investigar a implantação, instalação e a viabilidade técnico-empresarial das células de combustível. São testados os limites de potência, carga, capacidade de uso em sistemas no-break e os limites de durabilidade. "Estamos muito satisfeitos com o equipamento e com a assistência técnica da Electrocell", afirma Eduardo Serra, diretor do Cepel, que admite que o uso de células a hidrogênio no Brasil ainda é uma realidade distante. O País pode explorar outras fontes primárias de energia alternativas ao petróleo: álcool, hidráulica, solar e eólica, além da possibilidade de desenvolver a nuclear.

Concorrência já estabelecida; mercado, nem tanto

O mercado, portanto, apenas começa a se estabelecer no Brasil. No entanto, já há sete fornecedores de células a combustível — inclusive a Unitech, outra empresa financiada pelo Programa Inovação Tecnológica em Pequenas Empresas (PIPE) da Fapesp. Para manter-se à frente, a Electrocell traçou os seguintes objetivos: produzir em escala células compactas e mais eficientes, dar garantias de funcionamento e durabilidade. E por meio de parcerias participa no desenvolvimento dos sistemas de armazenagem, distribuição e produção de hidrogênio.

Para atender a esses objetivos, mantém três linhas de pesquisa, cada uma com projetos financiados pela Fapesp, e que se integram em diferentes níveis. O mais importante entre eles pretende desenvolver uma linha de montagem semi-automática para células de combustível. Para isso, a Electrocell obteve R$ 450 mil para a compra de máquinas para a produção em linha, na única vez em que a agência de fomento financiou a fase III do PIPE. Antes, a Fapesp financiou os protótipos de 1 kW e um de 10 kW — que serviu de base para a construção dos cinco módulos de 10 kW que formam a célula a combustível de 50 kW da Eletropaulo. Todo o sistema de potência, eletrônica de controle e monitoração da célula foi desenvolvido pela empresa.

A segunda linha de pesquisa, já na fase II do PIPE, aprimora o sistema de umidificação das células a combustível. A eficiência na condução da eletricidade através do eletrólito depende do índice de umidificação. "O ponto de operação ótimo da célula ocorre quando o índice de umidificação chega a 60%. Abaixo disso, perde rendimento", explica Ângelo Massatoshi Ebesui, engenheiro eletrônico da Electrocell, responsável pelo projeto. E, por fim, a terceira linha — o pedido para isso, na fase II, ainda está em exame pelos assessores da Fapesp — pretende aperfeiçoar as placas bipolares das células de combustível já produzidas. Como? Desenvolvendo compósitos feitos de nanotubos de carbono, grafite, fibra e polímero, aproveitando a altíssima resistência do novo material. A vantagem será a redução ainda maior do tamanho da célula. As primeiras pastilhas da Electrocell, em 2000, tinham 8 milímetros de espessura. Hoje, a Electrocell fabrica e detém a patente de placas de 1 milímetro. Neste ritmo, logo, logo o sonho de Gerhard Ett poderá ser concretizado: produzir uma célula de 50 kW (que hoje tem dimensões de um guarda-roupa) no tamanho de uma geladeira de isopor.

Com essas inovações, os empresários querem capacitar a Electrocell a competir com a concorrência interna e externa. Ebesui trabalha há 25 anos na área e participou do projeto da Usina Angra 1. Gerhard Ett tem 20 anos de experiência no desenvolvimento de processos eletroquímicos e já publicou 35 artigos sobre o assunto em revistas especializadas. Gilberto Janólio, também, engenheiro elétrico, trabalha há 25 anos com baterias especiais e é pós-graduado em dimensionamento de baterias pela Escola Politécnica da USP. A equipe conta, por fim, com a experiência sênior de Volkmar Ett, há 45 anos no ramo de tratamento de superfícies — um doutor honoris causa nessa área, que presidiu o International Union for Surface Fiinishing (Interfinish) e é fellow do Institute of Metal Finishing.