Você mudaria para um combustível que emite apenas vapor de água em um piscar de olhos. Essa é a promessa. E na maior parte, é verdade. As montadoras estão ativamente projetando sistemas que nos permitem substituir a gasolina pelo hidrogênio. É abundante. Deixa uma pegada ambiental menor do que o petróleo.
Existem dois caminhos principais para esta tecnologia. Um deles envolve a conversão dos motores de combustão interna existentes para queimar hidrogênio sob demanda. O outro usa células de combustível para gerar eletricidade. Ambos visam resolver o mesmo problema. Mas o hype criou um vácuo. Os golpistas estão correndo para preenchê-lo.
A química da direção limpa
Todas essas tecnologias baseiam-se no mesmo princípio básico do seu deslocamento diário. Energia química armazenada no combustível. Liberado através da reação. Com gasolina ou hidrogênio em um motor tradicional, essa reação é a combustão. Você queima. O calor se transforma em energia mecânica que move os pistões.
As células de combustível funcionam de maneira diferente. Eles não queimam nada. Eles combinam hidrogênio com oxigênio do ar. Esta reação química pula a fase de calor. Gera energia elétrica diretamente. Essa eletricidade então alimenta um motor elétrico. É uma visão simplificada. A engenharia subjacente é muito mais complexa. Se você quiser saber mais detalhes, verifique os guias sobre como funcionam os motores dos automóveis ou como funcionam as células de combustível.
Mas sejamos claros. Você não pode simplesmente transformar seu sedã em um veículo movido a água com um kit barato. Vamos examinar a verdadeira ciência por trás dos veículos com células de combustível e dos motores de combustão interna a hidrogênio. Também dissecaremos os anúncios recentes que prometem uma conversão simples para fazer seu carro funcionar com água. Spoiler. Eles são mentiras.
O hidrogênio é realmente seguro?
Ouça “carro a hidrogênio” e a maioria das pessoas verá o Hindenburg. A imagem de um desastre de fogo permanece. É um grande obstáculo. O público considera o hidrogénio volátil. As montadoras insistem que é tão seguro quanto a gasolina. Eles tentam provar isso com testes e protocolos de segurança. Raramente convence os céticos.
A prova está na execução. Quando a BMW testou o Hydrogen 7, as restrições foram imediatas e severas. O crítico automotivo do New York Times, Lawrence Ulrich, tentou conduzir o protótipo pelos túneis Lincoln e Holland. Ele foi parado. A Autoridade Portuária de Nova York e Nova Jersey não permitiu isso. Por que? Porque os túneis têm regulamentações rígidas em relação aos veículos a hidrogênio. O medo era real o suficiente para encerrar um test drive.
Esse problema de percepção retarda a adoção. Isso não significa que a tecnologia seja falha. Isso significa que as pessoas têm medo do tanque.
Hidrogênio sob demanda
O conceito parece bastante simples. Crie hidrogênio dentro do carro. Misture com ar. Queime. Esta é a abordagem “sob demanda”. Ele reaproveita a arquitetura existente do motor de combustão interna. Você não precisa de um novo sistema de transmissão elétrico. Você não precisa revisar toda a cadeia de suprimentos imediatamente.
No entanto, a eficiência cai. A geração de hidrogênio a bordo requer energia. Essa energia vem do próprio combustível ou de um reformador a bordo. É uma dança complexa. Você perde energia no processo de conversão. Ainda assim, para fabricantes legados, oferece uma ponte. Uma forma de manter a combustão interna relevante e ao mesmo tempo reduzir as emissões do escapamento.
“Há uma série de golpes que tentam capitalizar a demanda por tecnologias de energia limpa.”
Mas antes de ficar entusiasmado com a modernização do seu modelo mais antigo, lembre-se das barreiras de segurança. Não existe infraestrutura para a distribuição generalizada de hidrogénio. E o público ainda associa o elemento a riscos de explosão. O caminho a seguir não envolve apenas engenharia. É uma questão de confiança. E neste momento, essa confiança é frágil.
Vamos esclarecer a terminologia imediatamente. Quando as pessoas falam sobre “hidrogênio sob demanda”, não estão falando de uma única tecnologia. Geralmente se divide em dois campos distintos: sistemas projetados para alimentar células de combustível e configurações construídas para motores de combustão interna (ICE).
A indústria de reposição está inundada de reclamações. Você verá anúncios de kits prometendo converter seu motorista diário em uma fera movida a hidrogênio. A maioria deles é o que chamamos de sistemas de hidrogênio sob demanda que atuam como aditivos para gasolina. Os entusiastas costumam se referir a isso como aprimoramento de combustível de hidrogênio ou injeção direta de hidrogênio.
Aqui está como o hardware geralmente funciona. Você toma água. H2O. Um átomo de oxigênio, dois átomos de hidrogênio. Você passa uma corrente elétrica através dele, às vezes com um catalisador químico adicionado à mistura. O eletrólito específico varia de acordo com a marca, mas o objetivo é sempre o mesmo: quebrar a ligação molecular para criar o gás HHO.
Esta mistura de oxigênio e hidrogênio é tecnicamente conhecida como oxihidrogênio. Em certos círculos, especialmente entre os inventores e os primeiros investigadores, é chamado de Gás de Brown, em homenagem a Yehuda Smith, que popularizou o conceito de eletrólise da água para obter energia.
O gás é direcionado para o coletor de admissão do motor. Ele se junta à mistura ar-combustível. A teoria, apresentada pelos fabricantes, é que o HHO atua como um catalisador de combustão. Supostamente reduz a temperatura de queima da gasolina. Queimadura mais fria. Menos atrito. Maior eficiência. Emissões mais baixas.
Parece lógico. Também não resiste a um exame minucioso.
“Abastecer um carro com água seria quase impossível.”
Os materiais de marketing muitas vezes afirmam que você está dirigindo sobre a água. Isso é uma mentira. Você está dirigindo a gasolina ou diesel. A água é apenas um reagente. A energia vem da quebra química da molécula de água e da combustão do combustível fóssil.
As reações químicas liberam energia mudando as ligações de um estado superior para um estado inferior. A água é a pia. Seus títulos são incrivelmente estáveis. Dividir o H2O em H2 e O2 requer uma entrada massiva de energia elétrica. O processo de eletrólise consome muita energia.
Aqui está o problema matemático que elimina o argumento de negócios desses kits. A quantidade de eletricidade extraída do alternador e da bateria para produzir o gás HHO excede o ganho marginal na eficiência de combustível. Você está gastando mais energia para criar o aditivo do que economizando na bomba. É uma perda líquida.
Esses sistemas não alimentam seu carro. Eles sobrecarregam seu sistema elétrico. Podem alterar ligeiramente o perfil de combustão, mas não alteram a termodinâmica fundamental do motor.
Mas este não é o único jogo na cidade. Enquanto os hacks do mercado de reposição lutam com a física básica, os grandes fabricantes estão seguindo um caminho diferente. Eles não estão tentando enganar o motor com água. Estão a construir infraestruturas dedicadas ao hidrogénio.
Carros movidos a hidrogênio
A verificação da realidade do hidrogênio líquido
Há uma enorme lacuna técnica entre dizer que um carro funciona com hidrogênio e realmente fazê-lo funcionar. Veja o exemplo do BMW Hydrogen 7. É um motor de combustão interna capaz de queimar gasolina e hidrogênio. Mas não imagine um tanque padrão. Este carro usa hidrogênio líquido. Isso significa manter o combustível em temperaturas criogênicas. Se o calor aumentar, o hidrogênio se transforma em gás. E o hidrogênio gasoso não pode alimentar o motor nesta configuração específica.
As modificações necessárias não estão apenas nos bastidores. Eles estão no sistema de combustível. Isolar um tanque para manter o hidrogênio líquido frio exige uma engenharia séria. Não é uma simples troca.
Tolerâncias do motor e mitos de conversão
Os motores dos automóveis são instrumentos de precisão. Eles são construídos para condições operacionais e propriedades de combustível específicas. Você já viu isso com classificações de octanas. Colocar gasolina de baixa octanagem em um motor de alto desempenho prejudica o desempenho. É como comer nada além de alcaçuz. Você pode fazer isso. Não vai acabar bem.
O BMW Hydrogen 7 não é um motor padrão que funciona com combustível estranho. É um motor construído para hidrogênio. Sistemas de computador sofisticados monitoram cada ciclo para garantir uma operação ideal.
Então, você poderia converter seu carro atual? Tecnicamente, sim. Tudo é possível na física. Praticamente? É improvável. As tolerâncias exigidas para a combustão de hidrogénio vão muito além de uma adaptação padrão.
O vazio da infraestrutura
Mesmo que você tenha decifrado o código de engenharia, precisará de combustível. Onde você consegue isso?
Os postos de abastecimento de hidrogénio são escassos. Nos Estados Unidos, a Califórnia é essencialmente o único estado com uma rede funcional. É isso.
Você pode pensar em reabastecer em casa. Alguns sistemas aproveitam as linhas de gás natural e convertem o metano em hidrogênio. É uma opção. Mas acrescenta complexidade a um problema já complexo. Você não está apenas comprando um carro. Você está construindo uma fábrica de produtos químicos na sua garagem.
O caminho a seguir
A tecnologia confiável de combustível de hidrogênio ainda está em desenvolvimento. A promessa é real. Um recurso renovável que reduz as emissões prejudiciais. Mas os obstáculos são significativos.
As montadoras estão avançando com a tecnologia de células de combustível. Os veículos movidos a hidrogénio poderão tornar-se difundidos em breve. Ou talvez não. O cronograma é incerto.
Uma coisa é certa. Os carros “movidos a água” que prometem milagres na internet nunca chegarão ao showroom. Eles são fraudes. A ciência não os apoia.
Para se aprofundar na mecânica, veja como funcionam as células de combustível ou como a economia do hidrogênio está estruturada. O caminho para combustíveis alternativos é longo. E está repleto de desafios de engenharia, não de magia.
