À medida que nossas demandas de energia crescem, aumenta também nossa dependência de combustíveis fósseis. No entanto, o medo de esgotar os recursos e uma maior dependência do petróleo estrangeiro colocou os holofotes sobre fontes alternativas de energia, como células de combustível. Em vez de queimar combustível, eles funcionam gerando eletricidade por meio de uma reação química. Uma célula de combustível usa um eletrodo positivo (o cátodo) e um eletrodo negativo (o ânodo) com um eletrólito no meio para conduzir partículas carregadas. Os cientistas conhecem as células de combustível há mais de um século, e a NASA realmente as usou na década de 1960 na espaçonave Apollo e, mais tarde, no ônibus espacial.
Um dos tipos mais eficientes de células a combustível é a célula a combustível de óxido sólido (SOFC). Em uma SOFC, o oxigênio é enviado através do cátodo, liberando íons de oxigênio carregados negativamente que passam através do eletrólito do cátodo para o ânodo. No ânodo, os íons encontram um gás combustível e reagem, liberando elétrons (assim como água, dióxido de carbono e calor). Isso cria uma corrente de eletricidade utilizável. Várias células de combustível são colocadas juntas em uma série conhecida como pilha.
As SOFCs não apenas produzem menos emissões, como também são cerca de duas a três vezes mais eficientes do que os métodos de combustão interna. Uma vantagem que as SOFCs têm sobre as células de combustível de hidrogênio é a flexibilidade do combustível - as SOFCs podem funcionar com uma variedade de combustíveis, incluindo hidrogênio e biocombustíveis. Eles também usam material cerâmico mais barato em vez de metais preciosos, ao contrário de outras células de combustível. Eles também não contam com a reutilização de calor desperdiçado (chamado de esquemas combinados de calor e energia). Devido a essas inúmeras vantagens, os SOFCs já se mostraram úteis para o aquecimento de edifícios.
No entanto, inúmeras restrições limitaram sua aplicabilidade em larga escala em coisas como carros. Ou seja, os SOFCs são muito grandes e muito quentes. A alta temperatura permite maior eficiência, mas também apresenta problemas de engenharia. SOFCs típicos que estão no mercado, como o Bloom Energy Server (conhecido como Bloom Box), usam eletrólitos espessos nas células de combustível para adicionar suporte estrutural. Mas isso causa mais resistência elétrica que precisa ser superada por altas temperaturas.
Em 2011, no entanto, pesquisadores da Universidade de Maryland anunciaram desenvolvimentos usando um novo design e materiais diferentes para o eletrólito que permitem um tamanho muito menor. Os pesquisadores também reduziram com sucesso a temperatura operacional significativamente para 650 graus Celsius (1202 graus Fahrenheit), abaixo dos 900 graus Celsius (1652 graus Fahrenheit). Isso reduz os custos dos materiais isolantes, que são necessários para reduzir o tempo que o sistema precisa para aquecer.
Embora as células de combustível de hidrogênio tenham ganhado muita atenção da mídia como o futuro dos carros de energia alternativa, muitos acreditam que os SOFCs realmente possuem o maior potencial para o transporte. Por exemplo, mesmo que os desenvolvimentos continuem a tornar os SOFCs mais práticos para uso em veículos, podemos ver carros que combinam a bateria do carro elétrico com a tecnologia SOFC.
