O hidrogênio, o elemento mais abundante do universo, é considerado o combustível do futuro. Ele pode livrar o setor de transporte da dependência de combustíveis derivados do petróleo e finalmente alcançar a meta de zero emissão. No entanto, cientistas estudaram e comprovaram o uso dessa substância como fonte de energia anos antes da invenção do automóvel e suas derivações, como os caminhões.
Em 1839, o físico galês William Grove desenvolveu a primeira célula a combustível, utilizando hidrogênio e oxigênio para gerar eletricidade. Ele chamou seu invento de "bateria voltaica a gás" e projetou o dispositivo para acionar um motor elétrico, na época um invenção ainda recente.
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Os estudos de Grove sobre as propriedades energéticas do hidrogênio antecederam os primeiros esboços de carros. Por exemplo, o primeiro automóvel com motor a gasolina, o Benz Patent-Motorwagen, surgiu em 1886, construído pelo engenheiro alemão Karl Benz. Dez anos depois, Gottlieb Daimler, outro engenheiro alemão, projetou o primeiro caminhão.
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Tecnologia FCEV foi "redescoberta" pela indústria automotiva
A associação da célula de combustível aos veículos automotores demorou a acontecer. Em 1966, a General Motors apresentou o protótipo Electrovan, o primeiro veículo do tipo FCEV, sigla em inglês Fuel Cell Electric Vehicle (Veículo Elétrico com Célula de Combustível). Porém, os materiais e métodos necessários para fabricar carros a hidrogênio em série eram caros e limitados. Além disso, os processos de armazenamento e distribuição de hidrogênio também eram altamente complexos na época.
Assim, a tecnologia da propulsão por hidrogênio permaneceu "esquecida" pela indústria automotiva até a década 1990, quando surgiram novos projetos nesse campo com o objetivo de oferecer alternativas de zero emissão. Nesse meio tempo, as células de combustível ganharam outras aplicações, como gerador de energia em naves espaciais e satélites devido à resistência do equipamento em ambientes extremos.
2H₂ + O₂ → 2H₂O + energia elétrica
Uma célula de combustível funciona como uma bateria que nunca acaba enquanto recebe combustível. Mas, em vez de queimar gasolina ou diesel para gerar energia, ela realiza uma reação química entre hidrogênio e oxigênio para produzir eletricidade.
"O processo de geração de eletricidade ocorre dentro da célula, que contém membranas especiais. O hidrogênio entra por um lado e se divide em prótons e elétrons. No entanto, as membranas impedem a passagem dos elétrons. Em vez disso, eles percorrem um circuito externo e geram uma corrente elétrica. Enquanto isso, os prótons atravessam as membranas e se combinam com o oxigênio, formando água como subproduto", explicou Thiago Sugahara, gerente de ESG da GWM Brasil, em entrevista ao Estradão.
A fórmula da reação química que ocorre no interior da célula de combustível é: 2H₂ + O₂ → 2H₂O + energia elétrica. O lado esquerdo da equação apresenta os reagentes: 2H₂ (duas moléculas de hidrogênio, cada uma com dois átomos de hidrogênio) e O₂ (uma molécula de oxigênio com dois átomos de oxigênio). No lado direito, aparecem os produtos formados no processo: 2H₂O (duas moléculas de água, cada uma com dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio) e a energia elétrica, resultante do movimento dos elétrons dentro do dispositivo.
De acordo com Sugahara, a célula de combustível não gera ruído algum enquanto funciona, "mas ela esquenta. Por isso, o sistema tem um controle de temperatura para evitar superaquecimento". Além disso, segundo o gerente de ESG da GWM, “é muito importante destacar que um caminhão com célula de combustível é, essencialmente, um caminhão elétrico, mas com uma bateria bem menor comparado a um modelo puramente elétrico”.
Força bruta com emissão de água
Atualmente, a eficiência energética de uma célula de combustível já é igual ou até superior a de um motor a diesel. Fora isso, o equipamento alcança essa performance ocupando pouco espaço no veículo. “Uma célula de combustível, como a utilizada nos caminhões desse tipo fabricados pela GWM, é só um pouco maior do que uma mala de mão”, exemplificou Sugahara.
Quando um caminhão com célula de combustível é ligado, a eletricidade que movimenta o motor elétrico vem diretamente da reação química entre o hidrogênio e o oxigênio. Segundo o especialista da GWM Brasil, a energia armazenada nas baterias serve apenas nos momentos em que o veículo precisa de mais torque. "É uma força extra que complementa a energia gerada pela célula de combustível.”
Ademais, a célula de combustível recarrega a bateria do veículo FCEV sempre que gera energia excedente. Esses veículos também possuem freios regenerativos, que convertem a energia cinética das frenagens e desacelerações em eletricidade e a armazenam nas baterias. Assim, o sistema repõe a energia elétrica sem depender de fontes externas, como nos caminhões elétricos ou híbridos plug-in.
Outro componente importante de um caminhão com célula de combustível é o tanque que armazena hidrogênio. “São cilindros feitos com materiais resistentes para suportar a alta pressão interna. Os caminhões da GWM, por exemplo, usam cilindros que armazenam o gás a 350 bar”, contou Sugahara.
Por fim, o gerente de ESG da GWM Brasil explicou que a água emitida pela célula de combustível "tem um alto nível de pureza". No entanto, na prática, não é recomendável consumi-la diretamente, pois pode conter impurezas dos materiais do sistema de energia e de exaustão. Além disso, o líquido nesse estado tem um sabor bem diferente, pois não contém sais minerais.
