Posted by: Aba Cohen | November 28, 2013

Carro movido a água

Quando eu tinha 12 anos fui passar as férias na casa de um primo que mora no Rio; um de seus amigos certo dia disse que “durante a 2a Guerra alguém tinha inventado um motor a combustão movido a água… tendo o infeliz inventor sido morto pelas companhias petrolíferas…” Sem saber se isto era ou não “papo de adolescentes”, de imediato concluí que o hidrogênio contido na água era o elemento combustível. Mesmo sabendo que é necessário consumir muito mais energia para retirar o H do H2O, armazenar em algum lugar e depois liberar esse elemento de forma segura, etc… se comparado com a energia mecânica entregue a um carro, por exemplo, continuei achando a ideia interessante.

Muitas décadas se passaram e o assunto, de extrair o H do H2O colocando-o para queimar num motor a explosão, tomou corpo em diversas propostas tecnológicas. Dentre elas a eletrólise da água em horário fora de pico, quando a energia elétrica é mais barata, com acumulo do H2 de forma segura; uma delas em “tanques de estado sólido” contendo pó do elemento paládio (Pd) capaz de guardar o combustível de forma segura nos interstícios interatômicos evitando os riscos de explosão; afinal o H teria grande facilidade em entrar na rede cristalina do Pd por se tratar de um mero próton que deixaria seu elétron noutro ponto do tanque com finalidade de apenas neutralizar a carga total; um simples aquecimento, usando até mesmo o calor do cano de exaustão (de vapor d’água) liberaria moléculas de H2 que, ao combinar com o oxigênio do ar + centelha, produziria a explosão, dando continuidade ao movimento do motor.

A mais recente novidade nesse sentido vem de um processo desenvolvido por Sossina Haile, pesquisador do Caltech, que utiliza um composto cerâmico à base de óxido de cério (CeO2) dopado com zircônio, que é capaz de separar o H do H2O usando a energia solar! Embora esteja sendo trabalhado a nível laboratorial, é bastante simples e animador: um sistema óptico concentra energia solar sobre uma placa porosa de CeO2, levando-a à temperatura de ~1500C. Nessa temperatura o CeO2 “expulsa” átomos “O” que migram pelos poros da placa; ao resfriar a placa, com vapor de H2O, a cerâmica retira o átomo “O” da água, para assim se recompor em CeO2. O H2 que sobra pode ser usado para mover um motor a explosão.


Responses

  1. A gente aqui na UFMG deveríamos investir em pesquisas nesse sentido. Ia dar muito TG/TCC e dissertações de Mestrado e Doutorado boas.

    • Olá Diogo, é sempre bom te ver navegando por meus posts. Nos anos 1970 cheguei a trabalhar num projeto/UFMG em que se buscava inserir H em metais. Essa pesquisa não foi em frente por falta de financiamento. Depois, quando fiz o doutorado (anos 1980) na Inglaterra, uma das ideias era ir para Birmingham onde está o papa desse assunto (Rex Harris – H em metais) mas acabei indo trabalhar com materiais magnéticos no Imperial College – Londres… e acabou que também deu certo pois é um assunto de grande aplicação tecnológica.

  2. Mestre, hoje no mercado brasileiro existem firmas que comercializam o hidrogênio em botijões que são utilizados em processos criogênicos.
    Desconheço a tecnologia por elas utilizada, mas sempre imaginei que o gás hidrogênio fosse obtido pela eletrólise da água.

    Pelos meus conhecimentos já remotos de termodinâmica, sua aplicação em motores de combustão interna (ciclo Otto), não deverá melhorar a baixa eficiência desses motores (cerca de apenas 25%).
    Da energia gerada, por exemplo, por um motor de 100 cv sobram apenas 25 cv para impulsionar o veículo. Os outros 75 cv se perdem no ciclo de combusão sob forma de calor e do atrito de suas partes móveis.

    Ouví falar do emprego de hidrogênio em motores de automóveis partindo de pequenas células de produção de hidrogênio como forma de melhorar o seu funcionamento e reduzir o custo do km rodado.
    Nesse caso, o combustível utilizado é uma mistura de gasolina (alcool hidratado?) e hidrogênio produzido por essas células.
    Imagino que sejam células como as descritas em seu post.

    Assim, os ganhos contabilizados seriam devidos principalmente pela redução de consumo de derivados de petróleo como combustível, o que minimisaria a poluição ambiental.

    A utilização de motores de combustão interna que utiliza exclusivamente vapores de hidrogênio e oxigênio é possível, mas só será viabilizada a partir de como armazenar o hidrogênio nos tanques do veículo.
    Os volumes de hidrogênio e de produtos derivados de petróleo para percorrer a mesma distância são bem diferentes.
    Mas ainda assim, a eficiência desses motores continuaria sendo da ordem de 25%.

    Quer me parecer que a solução de motores elétricos, cuja eficiência hoje atinge os 98% é mais atraente. Desde que, evidentemente, sejam resolvidos os problemas de tamanho e peso das baterias elétricas hoje existentes.

  3. Olá Léo, você tem razão; os motores a combustão são pouco eficientes e o rendimento está limitado ao máximo dado pela razão entre as temperaturas Kelvin de operação (T fria / T quente). O tema “carro movido a água” tem apenas o efeito apelativo do titulo e o que interessa neste caso e´´ o fato de se liberar H usando energia solar. As “células de combustível” são dispositivos muito mais atuais e de melhor rendimento. elas convertem o potencial de oxidação dos hidrocarbonetos em eletricidade, quando o combustível passa por membranas, onde são liberados elétrons, água e carvão (não fumaça). Uma hora dessa escreverei sobre o assunto.

  4. excelente post !!


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