Certamente, você já deve ter ouvido falar sobre veículos movidos por células de combustível, que são carros elétricos operando com hidrogênio. Esse gás passa por um processo de reformação que gera elétrons, os quais são armazenados em baterias para alimentar o motor. Mas, você sabia que, desde o século XIX, o hidrogênio já era utilizado como combustível em motores de combustão interna?
Em 1806, o político e empresário francês François Isaac de Rivaz criou o motor De Rivaz, o primeiro motor de combustão interna que utilizava uma mistura de hidrogênio e oxigênio, sendo acionado por ignição elétrica.
Mais tarde, em 1860, o engenheiro belga Jean Joseph Étienne Lenoir desenvolveu o Hippomobile, que carregava consigo um motor de combustão interna alimentado por hidrogênio, obtido através da eletrólise da água.
Avançando mais de um século, em 1970, Paul Dieges patenteou uma inovação em motores de combustão interna, permitindo que um motor movido a gasolina operasse também com hidrogênio.
Algumas fabricantes de automóveis se aventuraram a explorar essa tecnologia, como a Mazda com o modelo RX-8 em 2007, e a BMW, com seus protótipos Hydrogen 7 e BMW H2R.
Tecnologia
Embora a tecnologia para substituir a gasolina por hidrogênio em motores de combustão interna esteja disponível, a razão pela qual ainda não vemos carros movidos a hidrogênio no mercado é simples: o custo.
Um motor de combustão interna adaptado para hidrogênio é 50% mais caro do que um motor a gasolina convencional. Isso se deve às necessidades específicas do hidrogênio, como uma maior taxa de compressão, exigindo válvulas mais duráveis, bielas reforçadas, velas de ignição com pontas de platina, bobinas de alta tensão, sistemas de admissão com turbocompressor e injetores apropriados para combustível gasoso com injeção direta.
Além disso, motores movidos a hidrogênio devem operar com uma mistura pobre (mais ar que o ideal estequiométrico) para evitar altos níveis de emissões de NOx (óxidos de nitrogênio). Pesquisas sugerem que dobrando a quantidade de ar em relação à mistura ideal, as emissões chegam perto de zero, com a água pura sendo o principal subproduto da combustão.
Outra desvantagem do uso de hidrogênio é a perda de potência em relação à gasolina. Em uma mistura estequiométrica de 34:1 (34 partes de ar para 1 de hidrogênio), um motor moderno com injeção direta e turbo pode alcançar até 15% mais potência do que com gasolina. Contudo, as emissões de NOx são elevadas devido à alta temperatura de combustão. Portanto, com uma mistura pobre, a potência do motor é reduzida.
Um desafio adicional é a obtenção do hidrogênio, pois ele não está disponível naturalmente na atmosfera. No entanto, é abundante na água (H2O) e em combustíveis fósseis como petróleo e gás natural. O problema é que a extração de hidrogênio é cara, tanto da água quanto dos combustíveis fósseis.
A eletrólise da água demanda uma grande quantidade de eletricidade para separar o hidrogênio do oxigênio. Já a reforma de petróleo ou gás natural libera gás carbônico como subproduto da separação do hidrogênio, o que acaba sendo semelhante a queimar gasolina no motor.
Portanto, embora a tecnologia de motores de combustão interna a hidrogênio seja uma alternativa, economicamente ainda enfrenta muitos desafios.
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Texto por: Alexandre Akashi
