Hidrogênio como combustível: dados importantes

Ya Eu apresentei sobre veículos a hidrogênio que funcionam com células de combustível e veículos de combustão interna. Neste outro artigo vou mostrar mais sobre este combustível que está sendo posicionado como um combustível limpo para o futuro, e isso tem vantagens e propriedades interessantes.

Portanto, vou dedicar este artigo a descreva todos os detalhes que você pode estar se perguntando sobre isso, e veja se realmente é tão limpo e promissor quanto dizem...

Obtenção de hidrogênio e tipos

El hidrogênio, H, É o primeiro elemento da tabela periódica, o mais leve e abundante do universo, com número atômico 1. Apesar de sua abundância, não é encontrado em estado puro na Terra, mas sim combinado com outros elementos, principalmente na água ( H2O). Para obter hidrogênio puro, vários métodos devem ser utilizados:

• eletrólise da água: é um processo eletroquímico que decompõe a água em seus componentes, hidrogênio e oxigênio, usando eletricidade. Ou seja, ao introduzir dois eletrodos + e – na água e aplicar corrente, as moléculas de água começam a se decompor em H e O.
• Reforma de hidrocarbonetos: É um processo termoquímico que converte hidrocarbonetos (como metano, gasolina ou gás natural) em hidrogênio e monóxido de carbono.
• Gaseificação de carvão: é um processo termoquímico que converte carvão em um gás sintético rico em hidrogênio.
• Outras…

Dependendo da forma como o hidrogênio é obtido, podemos diferenciar vários tipos de hidrogênio, que não apresentam diferenças em si, mas servem simplesmente para diferenciar de acordo com sua origem:

• Hidrogênio verde: já está na boca de todos, é produzido a partir de fontes renováveis ​​como a eletrólise com energia solar ou eólica.
• Hidrogênio azul: É obtido a partir de hidrocarbonetos fósseis com captura e armazenamento de carbono (CCS) para reduzir o seu impacto ambiental.
• Hidrogênio cinza: É gerado a partir de hidrocarbonetos fósseis sem CCS, liberando emissões de CO2 na atmosfera.
• Hidrogênio preto: É produzido a partir do carvão, o que o torna a opção mais poluente.

Propriedades do combustível

El gás hidrogênio (H2) Apresenta-se como uma promessa energética para o futuro dos transportes, seja para veículos com células de combustível, utilizadas dentro de uma bateria que gera eletricidade para alimentar motores elétricos, seja em motores de combustão interna, misturando hidrogênio com oxigênio do ar e gerando uma combustão semelhante à o que se faz agora com diesel ou gasolina.

É um combustível sustentável se for de origem verde ou azul, e a combustão é limpa, já que geralmente só emite água, sem outros gases ou partículas poluentes. Por outro lado, é também uma fonte de energia eficiente, uma vez que mais de 60% podem ser utilizados para gerar a energia necessária, enquanto os motores convencionais a gasolina utilizam cerca de 30% do combustível e os motores diesel cerca de 40%.

O hidrogénio também permite alcançar bom desempenho e autonomia superior aos carros atuais que dependem de bateria, o que é promissor como alternativa aos carros elétricos e híbridos plug-in. Por não precisar carregar a bateria, mas simplesmente encher o tanque de gasolina, você pode reabastecer rapidamente.

É verdade que tem suas desvantagens, como o aumento do custo pela falta de infraestrutura atual e a necessidade de otimização dos processos produtivos, além de algo inseguro se não for manuseado com cuidado, pois por ser um gás que reage com o oxigênio, deve ser armazenado com segurança em cilindros de gás resistentes ou garrafas.

Mistura: relação hidrogênio/ar para motores

Para os motores de combustão interna a hidrogênio, ou HICE, temos que, por exemplo, uma mistura estequiométrica é aquela em que a combustão teoricamente ideal é completa, onde todo o hidrogênio reage com todo o oxigênio disponível no ar. Para o hidrogênio, o A mistura estequiométrica é de 2 partes de ar para 1 parte de hidrogênio por volume. Porém, podem existir misturas mais ricas ou mais pobres, dependendo do que se deseja alcançar em cada motor.

As células a combustível de hidrogênio retiram energia química do gás e a convertem diretamente em eletricidade por meio de uma reação eletroquímica. Neste caso a relação ar/oxigênio não é crítica neste processo, uma vez que apenas o oxigênio do ar é usado para a reação. Pode ser modificado de acordo com a demanda de energia elétrica.

Misturas com outros gases

É preciso dizer que estão a ser investigadas misturas de hidrogénio com outros gases para motores a hidrogénio, com o objectivo de melhorar o desempenho, a eficiência ou reduzir as emissões poluentes. Por exemplo, introdução de azoto para reduzir a temperatura de combustão e reduzir as emissões, misturas com gás natural para melhorar a eficiência, misturas com gás liquefeito de petróleo ou GPL, etc. Isso é para motores de combustão, mas também pode ser misturado com CO2 ou dióxido de carbono para células de combustível...

Problemas de pré-ignição

La A pré-ignição, também conhecida como combustão prematura, é um fenômeno indesejável que pode ocorrer em motores de combustão interna, incluindo motores a hidrogénio. Ocorre quando a mistura ar-combustível entra em ignição antes do desejado.

Pode ser causado por temperatura excessiva no interior da câmara de combustão, alta compressão, misturas muito ricas em hidrogênio, etc. Seja como for, as consequências São a perda de potência do motor, aumento do consumo de combustível, etc.

Para prevenir esse problema, vários métodos podem ser utilizados, como controle de temperatura através de um bom sistema de refrigeração, materiais com melhor condutividade térmica para dissipar o calor, ajustes no ponto de ignição, uso de aditivos, etc.

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