A tecnologia de célula de combustível de hidrogênio pode comprovar ser a opção de geração de energia automotiva mais econômica disponível atualmente. O que é uma célula de combustível de hidrogênio e como ela funciona?
O que é uma célula de combustível de hidrogênio?
Em um futuro próximo, as células de combustível de hidrogênio poderão ser amplamente utilizadas em veículos motorizados. Essa solução tem inúmeras vantagens e há muitas indicações de que os carros movidos a hidrogênio se tornarão cada vez mais populares. Ao mesmo tempo, é importante lembrar que as células de combustível de hidrogênio, assim como qualquer outra tecnologia, têm certas limitações. Mas, primeiro, vale a pena entender como funciona esse tipo de sistema e como ele pode fornecer energia para o motor do veículo.
A função de uma célula a combustível – independentemente do tipo – é gerar eletricidade por meio da oxidação do combustível que é fornecido a ela. A operação das células a combustível de hidrogênio, no entanto, é completamente diferente das células galvânicas, que incluem baterias e acumuladores. Ao contrário desses tipos de componentes, as células de combustível não precisam ser recarregadas e podem começar a operar praticamente assim que forem alimentadas com combustível.
Cúpula de tanque de hidrogênio fabricada na Knauf Industries.
As células a combustível de hidrogênio são a variante mais amplamente utilizada. Os eletrodos são imersos em um eletrólito e usam hidrogênio (no ânodo) e oxigênio (no cátodo). Esse processo, entre outras coisas, elimina as substâncias nocivas produzidas durante o processo de combustão – em vez disso, apenas o vapor é liberado para o meio ambiente.
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Como funciona uma célula de combustível de hidrogênio?
Graças ao uso do hidrogênio, o processo de combustão não altera a composição química dos eletrólitos ou eletrodos. Este é outro aspecto importante no que diz respeito às diferenças entre células a combustível e células galvânicas. As baterias são baseadas em reações que podem levar a alterações nas substâncias utilizadas – daí a necessidade de recarga, que envolve a reversão desses processos.
O princípio de uma célula a combustível de hidrogênio é bastante simples: o hidrogênio libera elétrons, que então reagem com o oxigênio para produzir eletricidade, deixando apenas o vapor como subproduto da reação. Algumas células usam compostos contendo grande quantidade de hidrogênio, como metano ou metanol, em vez de hidrogênio puro – nesses casos a eficiência é um pouco menor e o processo de combustão também produz uma pequena quantidade de dióxido de carbono.
Aplicações de célula de combustível de hidrogênio
As células a combustível de hidrogênio encontram aplicações em várias indústrias:
- tecnologia de energia – para fornecer energia a locais onde o acesso gratuito à rede elétrica é impossível;
- construção de robôs autônomos,
- sistemas de energia de emergência,
- tecnologia espacial – navios e sondas,
- indústria automotiva.
Este último ponto, em particular, é digno de nota. Os motores de célula de combustível a hidrogênio são uma solução que está sendo adotada por um número cada vez maior de fabricantes de automóveis. Já existem vários modelos de grandes marcas com esse tipo de acionamento – a eficiência das células a combustível de hidrogênio é bastante alta, o que permite que sejam utilizadas até mesmo em ônibus.
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Carros a hidrogênio – tecnologia, infraestrutura e outros fatores que influenciam sua implementação
Embora a tecnologia para células de combustível de hidrogênio e motores a hidrogênio já esteja bastante avançada, ainda estamos muito longe da adoção em larga escala desse tipo de tecnologia. No entanto, seu número está aumentando constantemente e a popularidade crescente é o resultado de uma combinação de vários fatores importantes. Entre outras coisas, vale a pena prestar atenção à regulamentação em vigor – a União Europeia, atualmente, em conjunto com outras organizações, a União Europeia dá grande ênfase à eco-compatibilidade no trânsito rodoviário, apoiando iniciativas relacionadas com os combustíveis alternativos e esclarecendo questões jurídicas relacionadas com a eletro mobilidade.
Uma vantagem decisiva na operação do dia a dia de um carro movido a hidrogênio é a ampla disponibilidade desse elemento – ele pode ser encontrado em quase qualquer lugar, mantendo assim os custos no mínimo. Um 'tanque' nos carros a hidrogênio mais recentes permite que você viaje mais de 700 km, o que é uma vantagem significativa em relação a outros veículos elétricos. No entanto, atualmente, um grande obstáculo é a falta de infraestrutura disponível para abastecer os carros a hidrogênio.
No momento, porém, a falta de infraestrutura disponível para abastecer carros movidos a hidrogênio é um grande obstáculo. Na Polónia, a primeira estação deste tipo foi instalada há apenas alguns meses, e em toda a Europa o seu número está estimado em pouco mais de 200. No entanto, existem muitos projetos que pressupõem a construção de novas estações de abastecimento de hidrogénio em nos próximos anos.
Como abastecer um carro a hidrogênio?
Do ponto de vista do motorista, o processo de reabastecimento é semelhante ao de um carro a combustão. No entanto, existem algumas diferenças importantes – uma é que o hidrogênio nos postos de abastecimento é geralmente medido em quilogramas, em vez de litros. Além disso, reabastecer um carro movido a hidrogênio requer um controle cuidadoso da taxa da bomba, pois abastecer o veículo muito rapidamente pode resultar em temperaturas perigosamente altas. O tempo de carregamento de um carro novo a hidrogênio em uma estação é de cerca de 3 minutos.
Preços de carros a hidrogênio
Por enquanto, os carros a hidrogênio são bastante caros – os preços dos modelos disponíveis na Polônia se aproximam aos 65.000 euros. Com o desenvolvimento da infraestrutura e a crescente popularidade dos combustíveis alternativos, porém, os números vão cair gradativamente, como é o caso de outros carros elétricos. Os regulamentos legais da União Europeia e dos Estados-Membros podem desempenhar um papel importante aqui – mesmo agora, em muitos locais, os motoristas podem contar com vantagens associadas à utilização deste tipo de automóvel – Já em muitos lugares, os motoristas podem contar com concessões relacionadas ao uso desses carros, como estacionamento gratuito, circulação em corredores de ônibus, entrada gratuita em zonas de transporte limpo, descontos em apólices de responsabilidade civil ou limites de depreciação mais favoráveis para empresários.
Células a combustível de hidrogênio – vantagens e desvantagens
A construção de células a combustível de hidrogênio é relativamente simples, assim como seu princípio de funcionamento – graças a isso, a energia química pode ser convertida em eletricidade de forma muito rápida e fácil. Ao mesmo tempo, o risco de falhas e anomalias é muito baixo. Uma grande vantagem do uso desse tipo de célula a combustível é seu impacto neutro no meio ambiente. O subproduto da queima do hidrogênio é apenas vapor, ao contrário de uma série de substâncias nocivas produzidas com o uso de combustíveis sólidos. Além disso, a célula de combustível de hidrogênio também gera baixos níveis de ruído. E também permite uma operação eficiente por longos períodos e a possibilidade de grandes sobrecargas instantâneas. Uma única célula produz uma corrente de voltagem muito baixa (entre 0,5 e 1 V), mas elas podem ser combinadas em quase qualquer número, o que permite uma escalabilidade considerável e ampla aplicação.
A desvantagem das células a combustível de hidrogênio é o custo bastante alto dos materiais usados para produzir os catalisadores. Além disso, a eficiência desse tipo de sistema é menor do que no armazenamento de energia em baterias. O processo de produção de hidrogênio também requer alguma entrada de energia. Apesar disso, acredita-se que o hidrogênio tenha um potencial considerável como fonte de energia para carros e aplicações estacionárias. É preciso ter em mente, porém, que as células a combustível de hidrogênio são uma tecnologia ainda em fase de desenvolvimento, mas que o valor das empresas desse setor está em constante crescimento.
Soluções de última geração para eletro mobilidade com Knauf
A tecnologia de geração de hidrogênio em constante desenvolvimento está se tornando cada vez mais popular. Por este motivo, faz todo o sentido recorrer a soluções que tenham um bom desempenho neste mercado em rápido crescimento. Células modernas usam componentes de espuma de EPP, que fornecem isolamento térmico eficaz juntamente com proteção contra choques e danos. Um dos principais fabricantes dessas peças é a Knauf Industries, que também oferece uma variedade de outras soluções inovadoras de eletro mobilidade.