Uma inovação tecnológica de 1966 está começando a ganhar atenção do público em geral, mais de 50 anos depois. Os veículos elétricos com célula de combustível , mais conhecidos como FCVs ou FCEVs, são veículos movidos a hidrogênio que representam uma alternativa aos veículos com motor de combustão interna e apresentam benefícios ambientais significativos em comparação aos combustíveis fósseis.
Os FCEVs podem ser confusos de entender. Eles são totalmente elétricos? Eles queimam hidrogênio como um motor ICE queima gasolina? E quais são os benefícios e as desvantagens dos veículos com células de combustível? Aqui está o que você deve saber.
Movido por motores elétricos
Assim como os carros elétricos tão comumente discutidos hoje, os FCEVs possuem motores elétricos que impulsionam o carro. Cada montadora tem seu próprio projeto para a localização do motor elétrico e, assim como os veículos elétricos a bateria, existe a capacidade de equipar um motor de tração elétrico em cada roda motriz, seja para tração dianteira, tração traseira ou todas - operação com tração nas rodas.
Atualmente, a maioria dos poucos veículos elétricos a célula de combustível (FCEVs) em fase de produção, desenvolvimento e conceito são destinados principalmente à eficiência, e não à alta potência. Com uma quantidade relativamente pequena de hidrogênio a bordo, os FCEVs para passageiros conseguem percorrer até 845 milhas [JU2] , embora a autonomia média fique entre 300 e 400 milhas. Caminhões de longa distância podem cobrir distâncias maiores – até cerca de 900 milhas.
Cria sua própria eletricidade
O grande diferencial entre BEVs e FCEVs é a forma como os motores elétricos são acionados. Para BEVs, uma bateria grande e pesada é recarregada conectando-se à rede. À medida que você dirige, a carga da bateria se esgota e precisa ser conectada a uma fonte de eletricidade para “reabastecer”. Um dos desafios de um BEV é a quantidade de energia necessária para superar o peso adicional da bateria, que pode chegar a quase 3,000 libras em alguns casos.
Um FCEV alimenta os motores elétricos de uma maneira diferente. Uma pilha de células de combustível gera sua própria eletricidade sob demanda para impulsionar o veículo por meio de motores elétricos. Ele usa uma combinação de hidrogênio e oxigênio do ar para criar eletricidade. O processo é bastante simples:
- Os tanques de alta capacidade armazenam hidrogênio comprimido a bordo, da mesma forma que um tanque de combustível armazenaria gasolina ou diesel.
- Na pilha de combustível, os prótons de hidrogênio são pequenos o suficiente para serem filtrados através da membrana da célula de combustível, separando-os dos elétrons carregados negativamente.
- Os prótons se combinam com o oxigênio para criar água pura que é expelida.
- Os elétrons continuam a gerar uma corrente elétrica.
- A energia elétrica alimenta o motor elétrico, bem como os sistemas de bordo necessários para operar o veículo.
Uma quantidade muito pequena de hidrogénio é necessária para gerar uma corrente elétrica contínua que possa operar o carro, o que significa que o “combustível” que ele precisa para transportar é apenas uma fração da massa da bateria de um VE.
Existe eletricidade armazenada em um FCEV?
Uma vez que um veículo com célula de combustível cria a energia de que necessita sob demanda, há necessidade de uma bateria para armazenar energia como um VE? Isso depende do fabricante. Embora alguns FCVs operem exclusivamente com eletricidade sob demanda, a maioria dos outros possui uma bateria suplementar em situações de alta demanda ou como energia de reserva se as células de combustível ficarem sem hidrogênio.
Naturalmente, a bateria é muito menor num FCV, uma vez que não é a principal fonte de energia. Você pode esperar que tenha aproximadamente 5 a 10% da capacidade e peso de uma bateria EV típica e ocupe muito menos espaço no chassi.
Junto com a bateria, uma bateria separada de 12 volts opera grande parte da carroceria e dos sistemas de segurança do carro, refletindo o design de um EV. Um conversor DC-DC mantém a bateria de 12 volts totalmente carregada. Juntamente com a alimentação dos sistemas acessórios, a bateria de 12 volts é usada para dar partida no carro, iniciando o processo da pilha de células de combustível.
Os carros movidos a hidrogénio são o futuro da condução?
Se a tecnologia de veículos elétricos com células de combustível existe desde a década de 19, por que demorou tanto para se popularizar? Será que ela realmente representa o futuro da indústria automotiva? É importante lembrar que os carros elétricos existem desde antes do século XIX , e foi somente na última década que eles se tornaram amplamente aceitos. Mas se os veículos com células de combustível alcançarão a mesma escala de adoção, é uma incógnita. Existem desafios que dificultam tanto o desenvolvimento quanto a aceitação pública da tecnologia movida a hidrogênio.
Primeiro, há uma preocupação de segurança. Com qualquer nova tecnologia, há cepticismo sobre o quão seguro é o hidrogénio em veículos que podem viajar a mais de 60 quilómetros por hora. Especialmente no caso do hidrogénio, o desastre de Hindenburg pode surgir na mente de algumas pessoas. No entanto, apesar da inflamabilidade do hidrogénio, é 16 vezes mais leve que o ar, por isso, se os tanques de combustível fossem perfurados, o gás dissipar-se-ia no ar quase instantaneamente.
O outro obstáculo a superar é a distribuição. Atualmente, existem menos de cinco dúzias de estações de reabastecimento de hidrogénio em todo o país, em comparação com mais de 6,600 estações de carregamento rápido DC para carros elétricos e muitas, muitas mais para combustíveis fósseis. Para tornar viável a energia do hidrogénio, é necessário desenvolver uma rede de distribuição.
O terceiro desafio é produzir hidrogénio como combustível. É caro produzir combustível de hidrogênio, embora os pesquisadores estejam constantemente procurando maneiras de tornar isso mais fácil. Ocorreram avanços na separação do hidrogénio das moléculas de oxigénio na água, mas aumentá-lo para produzir o suficiente para uma rede nacional ou internacional exigirá tempo e recursos.
Conclusão
Os veículos movidos a células de combustível movidos a hidrogénio são veículos eléctricos que produzem a sua própria corrente eléctrica em vez de armazenar imensas quantidades de energia numa bateria. Eles são inovadores, eficientes e limpos, mas existem desafios para sua adoção. Ainda não se sabe se eles se tornarão um pilar nas indústrias automotiva e de transporte, mas isso poderia resolver alguns dos problemas que os BEVs apresentam com a escassez de materiais e o consumo de energia para produzir baterias.