Este novo método barato de geração de hidrogênio pode (talvez?) Tornar os carros com célula de combustível viáveis

A descoberta de um novo catalisador para separar o hidrogênio da água muda a matemática em um futuro movido a hidrogênio - mas essa matemática ainda não é boa o suficiente.

Este novo método barato de geração de hidrogênio pode (talvez?) Tornar os carros com célula de combustível viáveis

Se você quiser comprar um carro elétrico nos EUA, há mais de uma dezena de opções. Se você quiser comprar um carro com célula de combustível, existem três: o Honda Clarity, o Toyota Mirai e o Hyundai ix35. Mas mais estão vindo - e uma nova descoberta no laboratório pode ajudar o mercado a se expandir mais rapidamente.

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Carros movidos a células de combustível movem-se a hidrogênio, e fabricar hidrogênio é um desafio. O método tradicional de produção de hidrogênio (que agora é normalmente vendido a fabricantes para tudo, desde o refino de metais até a fabricação de margarina) começa com os combustíveis fósseis. Se você aquecer carvão ou gás natural, obterá hidrogênio - mas também obterá poluição por carbono. Como alternativa, é possível fazer hidrogênio a partir da água dividindo as moléculas de água com eletrólise. É um processo limpo que produz poluição zero, mas também consome muita energia e o hidrogênio resultante é caro. Catalisadores como a platina podem acelerar a reação e ajudar a economizar energia, mas também são caros.

Em última análise, o custo do hidrogênio entregue no varejo é um grande desafio. [Ilustração: sky_max / iStock]



Físicos da Universidade de Houston descobriram uma maneira de tornar o processo mais eficiente com baixo custo. Seu catalisador, feito de níquel barato em vez dos caros metais preciosos usados ​​hoje, ajuda uma parte da reação a acontecer com mais facilidade. E se eventualmente for usado na produção, pode significar combustível de hidrogênio que custa significativamente menos do que hoje.



O custo do combustível é um dos obstáculos para a tecnologia. Em última análise, o custo do hidrogênio entregue no varejo é um grande desafio, diz Mark Duvall, diretor de utilização de energia do Electric Power Research Institute, uma organização sem fins lucrativos que estudou a tecnologia em detalhes. O custo médio no tanque em abril de 2017 - de uma pequena amostra de postos de abastecimento - foi de US $ 14,10 por galão de gasolina equivalente.

Esse custo para os consumidores também depende de fatores além da produção, como compactar o gás, transportá-lo e o custo de construção de novos postos. Mas se o novo catalisador for usado para produzir hidrogênio a partir da água, depois de mais desenvolvimento, ele poderá eventualmente ajudar a reduzir o custo de produção ao nível de produção de hidrogênio a partir de combustíveis fósseis e reduzir o custo total da bomba.

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Basicamente, todo esse processo trata de encontrar catalisadores novos e baratos para um processo ecologicamente correto de produzir hidrogênio a partir da água, diz Zhifeng Ren, professor de física da Universidade de Houston e um dos autores de um novo papel sobre a tecnologia.



Em geral, os carros com células de combustível são menos eficientes do que os carros elétricos com bateria. Se você usar um painel solar para carregar uma bateria, o processo é cerca de 85% eficiente. Usar uma célula de combustível exige mais etapas - eletrólise, compressão do gás e, em seguida, operar o hidrogênio na célula de combustível - cada uma delas torna o sistema menos eficiente (cerca de 30-40% eficiente) e mais caro. A nova forma de produzir combustível pode ajudar, embora outros aspectos da tecnologia também tenham que melhorar para tornar as células de combustível competitivas com os carros elétricos.

Novos catalisadores são ótimos, diz Sally Benson, codiretora do Precourt Institute for Energy da Stanford University. Mas se você olhar para o transporte leve, seria seriamente cético de que seria suficiente mudar para a fabricação de veículos com células de combustível mais desejáveis ​​do que veículos elétricos a bateria.

Existem vários desafios a serem superados, incluindo o custo de fabricação dos próprios carros. Tenho um pouco de dificuldade em ver como os veículos com célula de combustível a hidrogênio ficam mais baratos que os elétricos, visto que um veículo com célula de combustível é basicamente um veículo elétrico, diz Duvall. Exceto que, em vez de uma bateria grande, ele tem uma bateria pequena de alta potência, como você encontraria em um veículo híbrido. É um veículo elétrico com algumas complexidades extras.

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A infraestrutura para veículos movidos a célula de combustível também precisa ser construída. Se você possui um carro com célula de combustível na Bay Area ou em Los Angeles, há lugares para abastecer - mas os postos são raros em outros lugares.

[Ilustração: sky_max / iStock]

Ainda assim, Duvall acredita que os carros com célula de combustível podem estar chegando em uma escala maior (assim como os fabricantes de automóveis, muitos dos quais têm novos modelos de célula de combustível em desenvolvimento junto com os carros elétricos, embora Elon Musk os tenha chamado notavelmente de estupidamente estúpidos). consideramos que ambas as tecnologias são viáveis ​​em última instância, diz Duvall. Eu apenas os considero em diferentes estágios de desenvolvimento.

Os carros com células de combustível têm uma vantagem significativa: abastecê-los é rápido, ao contrário de carregar um carro elétrico. Um Toyota Mirai com um quarto de tanque de hidrogênio toma um pouco de controle seis minutos para encher, apenas um pouco mais do que um carro a gasolina. A tecnologia pode ser especialmente atraente para caminhões que viajam por longas distâncias, quando carregar baterias seria impraticável.

Estou cautelosamente otimista de que os desafios técnicos serão superados, diz Duvall. Há muitas pessoas muito boas e muitas empresas realmente trabalhando nisso. Os pesquisadores da Universidade de Houston podem fornecer uma peça da solução para ajudar na escala da tecnologia.

Estou planejando realizar testes em grande escala e, se for bem-sucedido, queremos ter uma empresa iniciante de pequena escala para fazer hidrogênio usando esta tecnologia que desenvolvemos, diz Ren.

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