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Abstract:
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O hidrogênio tem se consolidado como um vetor energético imprescindível e altamente promissor no cenário global de transição para matrizes energéticas mais limpas e sustentáveis, atuando como um catalisador fundamental para o desenvolvimento e a aplicação prática de tecnologias de conversão eletroquímica, como as células a combustível. No vasto espectro de tecnologias disponíveis atualmente, a célula a combustível de Membrana de Troca de Prótons (PEMFC) ocupa uma posição de destaque em virtude de suas características operacionais superiores, que incluem uma elevada densidade de potência, capacidade de partida rápida em baixas temperaturas e uma notável viabilidade técnica para integração em sistemas portáteis e, prioritariamente, no setor automotivo. Contudo, a maximização de seu desempenho, a manutenção de uma eficiência global competitiva e o prolongamento de sua vida útil são fatores que dependem intrinsecamente de um gerenciamento rigoroso e preciso tanto da temperatura de operação quanto do fluxo de água gerado pelas reações internas do sistema, visto que o equilíbrio térmico e a hidratação da membrana são críticos para evitar a degradação precoce dos componentes. Diante desse cenário desafiador, o presente trabalho dedica-se ao projeto e à construção de um aparato experimental robusto, desenvolvido especificamente para permitir a análise detalhada e o controle térmico avançado de uma PEMFC. A metodologia adotada para a consecução deste objetivo compreende, inicialmente, uma revisão bibliográfica aprofundada acerca dos mecanismos fundamentais de funcionamento e dos diversos processos de perda de energia — como as sobretensões de ativação, ôhmicas e de concentração — inerentes a esses dispositivos, procedendo, em seguida, para o minucioso dimensionamento mecânico e elétrico de todos os componentes necessários à composição da bancada de testes. O desenvolvimento do projeto envolveu a integração sofisticada de sistemas de aquisição de dados e algoritmos de controle, capazes de impor variadas demandas de carga à célula enquanto monitoram, em tempo real, as respectivas respostas térmicas e variáveis elétricas fundamentais. A montagem e a calibração desta infraestrutura laboratorial possibilitam não apenas a obtenção precisa de curvas de polarização, mas também a avaliação empírica rigorosa do comportamento dinâmico da célula sob condições operacionais oscilantes e extremas. Como resultado direto, o aparato desenvolvido entrega uma base laboratorial sólida e confiável para a execução de ensaios práticos de alto nível, viabilizando a exploração de futuras otimizações em estratégias de refrigeração e dissipação de calor, além de oferecer uma contribuição significativa para o fortalecimento da pesquisa experimental em tecnologias baseadas em hidrogênio dentro do ecossistema acadêmico e científico. |
