O hidrogênio é um jogador relativamente novo no mercado alternativo de combustíveis, oferecendo uma alternativa aos carros e híbridos elétricos com sua própria opinião sobre as emissões verdes. No entanto, infelizmente, a tecnologia movida a hidrogênio não decolou a partir de 2025, devido a vários fatores, como falta de infraestrutura, preocupações de segurança e as despesas associadas à compra de um carro de produção relativamente especializado e de baixo volume. Dito isto, a energia de hidrogênio permanece bastante versátil e cheia de potencial não realizado, com os carros utilizando principalmente um dos dois meios de produção de energia: células de combustível de hidrogênio e motores de combustão interna movidos a hidrogênio (gelo).
Enquanto ambos apresentam a fonte de combustível comum de hidrogênio, a maneira como cada powerment realmente funciona difere da maneira drasticamente como a comparação de motores elétricos com os motores movidos a gás. As células de combustível de hidrogênio iniciaram o movimento nascente e continuam sendo as mais conhecidas dos dois filmes. Por exemplo, o Toyota Mirai é o primeiro carro alimentado por células de combustível de hidrogênio (FCEV) do mercado mundial, estreando para o ano modelo de 2014 e ainda disponível hoje nos mercados americanos. Esses carros são funcionalmente semelhantes aos carros elétricos, apenas desenhando energia das células a combustíveis de hidrogênio em vez de baterias.
Enquanto isso, o mecanismo de combustão interna movido a hidrogênio funciona efetivamente de forma idêntica a um motor de combustão normal, até as características de desempenho e desempenho geral. Para todos os efeitos, um gelo de hidrogênio é simplesmente um motor comum que apenas funciona com um combustível único. Obviamente, a conversão de um motor a gás para executar em hidrogênio é outra questão completamente. Vamos discutir como cada um desses trens de força funciona em detalhes, começando com o mais “típico” dos dois: o hidrogênio FCEV.
Como as células de combustível de hidrogênio funcionam
Todos os motores elétricos precisam de dois fatores principais a serem executados: um meio de gerar eletricidade e uma fonte de combustível. Com a maioria dos EVs, isso geralmente é realizado ao se casar com os motores de tração elétrica DC com grandes baterias recarregáveis. Os FCEVs modernos também usam baterias, fornecendo energia suplementar e capacidade de frenagem regenerativa. Enquanto isso, a principal força motriz por trás dos motores elétricos é a própria célula de combustível, que converte hidrogênio em eletricidade.
Para ilustrar como isso ocorre, começamos primeiro no tanque de combustível de hidrogênio comprimido, funcionalmente idêntico a qualquer outro tanque de combustível. O hidrogênio é então atraído para a célula de combustível, que contém um catalisador que separa os átomos de hidrogênio em um próton e elétron. Os elétrons são então desenhados pelo coletor atual, que se conecta aos sistemas de alta tensão do carro-a saber, o motor elétrico. A célula de combustível em si é composta mais frequentemente de uma membrana de eletrólito de polímero. A membrana eletrolítica é imprensada entre um cátodo e um ânodo; Simplificando, o hidrogênio é introduzido no ânodo e oxigênio no cátodo. Isso faz com que os prótons e os elétrons se separem, com os prótons recuando enquanto os elétrons executam o trabalho. Quando esses elétrons terminarem, eles viajam de volta e recombinam com os prótons, criando água.
Os FCEVs de hidrogênio datam de 1966, conhecidos como eletrovan pela General Motors. Esse projeto revolucionário utilizou uma célula de combustível que combinava hidrogênio líquido e oxigênio líquido, em oposição à combinação de hidrogênio pressurizado com oxigênio ambiente do ar. A Toyota continua sendo o fabricante mais proeminente de FCEVs de hidrogênio com a de longa data da Toyota Mirai da empresa, embora hoje em dia enfrente a concorrência da Honda e Hyundai nos mercados americanos.
Motores de combustão de hidrogênio
Enquanto os FCEVs de hidrogênio representam a maior parte do mercado de hidrogênio, isso representa uma opção mais lucrativa para quem procura o som e a sensação tradicionais de um motor de combustão padrão. Isso ocorre porque o motor de combustão interna movido a hidrogênio funciona exatamente como parece: é um motor típico, apenas alimentado pelo hidrogênio. Como os motores mais comuns encontrados nos carros de passageiros atualmente, os motores de hidrogênio podem estar em qualquer número de configurações e contagens de cilindros e compartilham peças mais comuns, como o bloco do motor, o eixo de manivela e as cabeças do cilindro. Eles normalmente funcionam em um ciclo de potência normal de quatro tempos, com injeção, compressão, um golpe de energia e escape. Vários fabricantes como Toyota e Cummins investem em tecnologia de motores de hidrogênio para uso em tudo, desde caminhões pesados e equipamentos de construção até carros de corrida sob medida.
Como os motores usam tantas peças comuns, é tecnicamente possível converter um motor regular para funcionar com hidrogênio; A principal diferença entre os dois é, obviamente, o combustível. No entanto, não são apenas as propriedades explosivas que são diferentes, mas também como o combustível é entregue; O hidrogênio é um gás, enquanto a gasolina é um líquido. Esses elementos requerem armazenamento diferente, com hidrogênio que requer um tanque pressurizado e sistemas especializados de entrega de combustível, como linhas e injetores.
Os problemas mais esperados para sua implementação são idiossincrasias no motor, como o desequilíbrio do cilindro, bem como a falta de níveis significativos de infraestrutura em todo o mundo. No entanto, como uma tecnologia em desenvolvimento que exige modificações relativamente pequenas para os motores existentes, apresenta um dos meios mais viáveis de abandonar a gasolina para sempre – tudo sem abandonar seu som de assinatura como um bônus de boas -vindas. Os carros de gelo de hidrogênio representam uma minoria, embora vários modelos de carros FCEV estejam disponíveis para quem quer trocar de qualquer maneira.
