Aplicações de veículos com células de combustível de hidrogênio

Aplicações de veículos com células de combustível de hidrogênio

A tecnologia HFCV é uma forma inovadora de alimentar veículos que utilizam hidrogénio como combustível principal. Utiliza hidrogénio para gerar eletricidade no interior do veículo, alimentando motores elétricos e proporcionando uma alternativa limpa aos tradicionais motores de combustão interna.

A tecnologia de célula de combustível é a base dos HFCVs e envolve a conversão eletroquímica do combustível hidrogênio em eletricidade para alimentar o motor elétrico do veículo. Os principais componentes de um célula de combustível incluem o ânodo, o cátodo e o eletrólito.

Quando o hidrogênio (H2) é fornecido ao ânodo da célula a combustível, ocorre o processo de oxidação do hidrogênio. Neste processo, as moléculas de hidrogênio se dividem em prótons (H⁺) e elétrons (e−) por meio de uma reação facilitada por um catalisador (geralmente platina)

H2 → 2H⁺ + 2e−

Os prótons viajam pelo eletrólito, os elétrons viajam por um circuito externo, criando uma corrente elétrica que pode ser usada para alimentar o motor do veículo. No cátodo, o oxigênio do ar combina-se com prótons e elétrons para formar água como único subproduto.

O2 + 4H⁺ + 4e − → 2 H2O

Esta reação eletroquímica produz uma corrente elétrica contínua, permitindo que o veículo opere continuamente.

O HFCV deverá integrar sistemas de células de combustível, armazenamento de hidrogênio e componentes de transmissão elétrica. Os principais elementos do projeto e estrutura do HFCV incluem o seguinte:

Pilha de células de combustível: O núcleo do HFCV é a pilha de células de combustível, que contém múltiplas células de combustível individuais. Cada célula de combustível consiste em um ânodo, cátodo e eletrólito. Uma pilha de células de combustível gera eletricidade através de uma reação química entre hidrogênio e oxigênio.

Armazenamento de Hidrogênio: O HFCV requer um mecanismo para armazenar combustível de hidrogênio nos veículos. Os métodos comuns de armazenamento de hidrogênio incluem cilindros de gás comprimido de alta pressão ou tanques de hidrogênio líquido criogênico. Esses sistemas de armazenamento garantem o armazenamento seguro e eficiente do combustível hidrogênio.

Motor Elétrico: A eletricidade gerada pela pilha de células de combustível alimenta os motores elétricos, que acionam os motores das rodas do veículo, proporcionando uma operação suave e ajudando a melhorar o desempenho geral e a eficiência do HFCV.

Unidade de controle de potência: A unidade de controle de potência gerencia o fluxo de energia elétrica da pilha de células de combustível para o motor elétrico. Ele regula a tensão e a corrente para garantir desempenho e eficiência ideais.

Sistemas auxiliares: O HFCV também contém sistemas auxiliares, como um sistema de resfriamento para manter a temperatura operacional ideal da pilha de células de combustível e um sistema de suprimento de ar para fornecer oxigênio para a reação da célula de combustível.

Armazenamento de energia: Alguns HFCVs também incluem sistemas de armazenamento de energia, como baterias de íons de lítio, para capturar e armazenar o excesso de energia elétrica produzida pela pilha de células de combustível. Esses sistemas de armazenamento de energia podem ser usados para fornecer energia adicional durante situações de alta demanda ou para frenagem regenerativa.