Motor a combustão interna de hidrogênio

Provavelmente você já ouviu falar em carros movidos à célula de combustível, veículos elétricos que utilizam hidrogênio. O gás passa por um processo de reforma para produzir elétrons que são armazenados em baterias que alimentam o motor. Mas, você sabia que desde o século XIX este mesmo gás foi utilizado como combustível em um motor a combustão interna?

Em 1806, o político e empresário francês François Isaac de Rivaz projetou o motor De Rivaz, o primeiro motor de combustão interna, que funcionava com uma mistura de hidrogênio e oxigênio, com ignição por faísca elétrica.

Posteriormente, em 1860, o engenheiro belga Jean Joseph Étienne Lenoir produziu o Hippomobile, um automóvel que carregava seu próprio motor de combustão interna, movido a hidrogênio obtido a partir da eletrólise da água.

Mais de um século depois, em 1970, Paul Dieges patenteou uma modificação nos motores de combustão interna que permitia que um motor a gasolina funcionasse com hidrogênio.

Algumas montadoras arriscaram a desenvolver a tecnologia do motor a combustão interna a hidrogênio, como a japonesa Mazda, com o modelo RX-8, em 2007, e a BMW, com os protótipos Hydrogen 7 e BMW H2R.

Tecnologia
Aparentemente, a tecnologia para substituir a gasolina pelo hidrogênio nos motores a combustão interna está pronta. Por que, então, não existem carros a hidrogênio no mercado? A resposta é simples: custo.

Para funcionar com hidrogênio, um motor a combustão interna custa 50% a mais do que um motor a gasolina convencional. Isso ocorre pois o hidrogênio exige uma taxa de compressão maior do que a gasolina, assim válvulas e assentos de válvulas devem ser mais resistentes, as bielas mais fortes, as velas de ignição devem ter ponta de platina, bobinas devem ser da alta tensão, o sistema de admissão com turbocompressor e os injetores devem ser específicos para combustível gasoso, com sistema de injeção direta.

Além disso, os motores movidos a hidrogênio devem trabalhar em regime pobre (mais ar do que a mistura estequiométrica ideal), para evitar elevados índices de emissões de NOx (óxidos de nitrogênio). Estudos indicam que o uso de 2 vezes mais ar do que a mistura estequiométrica ideal resultam em emissões próximas a zero, tendo água pura como resultado final da queima,

Outra desvantagem do uso do hidrogênio é a perda de potência do motor, em relação à gasolina. Ao usar a mistura estequiométrica ideal, 34:1 (34 partes de ar para 1 parte de hidrogênio), um motor moderno, de injeção direta, turbo, consegue potência máxima até 15% superior em relação à gasolina. Mas, neste caso, as emissões de NOx são altas, pois a temperatura de combustão é muito elevada. Assim, com uma mistura pobre, o motor renderá menor potência.

Outra dificuldade do uso mais intenso do hidrogênio é a forma de obtenção do gás, uma vez que ele não está disponível na atmosfera como gás. Porém, é abundante na água (H2O) e em combustíveis fósseis como o petróleo e o gás natural. O problema é que o processo de extração do hidrogênio é dispendioso, tanto da água quanto dos combustíveis fósseis.

A eletrólise da água utiliza vasta quantidade de eletricidade para separar o hidrogênio do oxigênio. Já a reforma de petróleo ou gás natural emite gás carbono como resultado da separação da molécula de hidrogênio, e, portanto, acaba resultando quase no mesmo que queimar gasolina dentro do motor.

Assim, apesar de a tecnologia do motor a combustão interna movido a hidrogênio ser uma alternativa, economicamente não demonstra ser tão viável, por conta dos diversos desafios a serem vencidos.

Gostou do conteúdo? Quer saber mais? Então acompanhe a Nakata nas redes sociais como Instagram, YouTube e Facebook!

Texto por: Alexandre Akashi