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Docente: Instituto Su Departam M Motor de Co Eng.º Manuel Gouveia Marti Trabalh Victor Lu Daniel B uperior de Engenharia de mento de Engenharia Mec Motores Alternativos ombustão Interna a Hid ins ho realizado por: r Veloso – 31469 uís Pina – 31534 Bandeira – 32410 Lisboa cânica drogénio

Motor de Combustão a Hidrogénio

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Page 1: Motor de Combustão a Hidrogénio

Docente: Eng.º

Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Departamento de Engenharia Mecânica

Motores Alternativos

Motor de Combustão Interna a Hidrogénio

Docente: Eng.º Manuel Gouveia Martins

Trabalho realizado por:

Victor Veloso

Luís Pina

Daniel Bandeira

Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Departamento de Engenharia Mecânica

Motores Alternativos

Motor de Combustão Interna a Hidrogénio

Manuel Gouveia Martins

Trabalho realizado por:

Victor Veloso – 31469

Luís Pina – 31534

Daniel Bandeira – 32410

Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

Departamento de Engenharia Mecânica

Motor de Combustão Interna a Hidrogénio

Page 2: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

Índice Introdução Histórica …………………………………………………………………………………………

Modo de Funcionamento …………………………………………………………………………………

Diferenças entre órgãos mecânicos

Diferenças entre o Hidrogénio e a Gasolina ……………………………………………………

Combustão de um motor de

Implementação e produção de Hidrogénio

Projectos Actuais e Futuro dos Motores a Hidrogénio ……………………………………

Bibliografia ………………………

…………………………………………………………………………………………

to …………………………………………………………………………………

Diferenças entre órgãos mecânicos …………………………………………………………………..

Diferenças entre o Hidrogénio e a Gasolina ……………………………………………………

de um motor de Hidrogénio ……………………………………………………………

Implementação e produção de Hidrogénio ………………………………………………………

Projectos Actuais e Futuro dos Motores a Hidrogénio ……………………………………

………………………………………………………………………………

Página 1

…………………………………………………………………………………………. Pág. 2

to ………………………………………………………………………………… Pág. 2

…………………….. Pág. 3

Diferenças entre o Hidrogénio e a Gasolina ……………………………………………………… Pág. 4

Hidrogénio …………………………………………………………… Pág. 5

……………………………………………………… Pág. 7

Projectos Actuais e Futuro dos Motores a Hidrogénio ……………………………………… Pág. 8

…….. Pág. 12

Page 3: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

Introdução Histórica

O primeiro motor a hidrogénio foi projectado em 1807 por

em 1863, Étienne Lenoir construiu o primeiro veículo com um motor a hidrogénio. Em 1970 foi

patenteado pela primeira vez um motor a gasolina modificado para funcionar a hidrogénio.

Nos dias de hoje a Mazda já desenvolveu motores Wankel a Hidrogénio e a BMW afirma ter

sido a primeira empresa a conceber um carro totalmente funcional com um motor da

combustão interna a hidrogénio, o BMW Hydrogen 7.

problemas com que a humanidade se debate é a poluição, daí

funcionem a Hidrogénio é de grande relevância.

Modo de Funcionamen

Não há muita diferença entre o motor de combustão interna (MCI) que funciona a

hidrogénio comparado com um MCI que funciona a gasolina

diferenças são a eficiência, nível de em

O hidrogénio tem uma densidade energética mais baixa e queima mais rápido e a uma

temperatura mais baixa que a gasolina. Portanto, a compressão pode ser aumentada e mais ar

pode ser misturado com o combustível, resul

emissões de escape que um MCI a gasolina.

Dado que a maioria

elevada, de 30:1 ou mais, e como

cilindros, um turbocompressor

Uma vez atingidos os pré-requisitos

combustível - até 25% melhor

O armazenamento de hidrogénio é, no entanto, um problema. A baixa densidade

energética significa que os tanques de hidrogénio exigem muito espaço. Armazenar o

hidrogénio como um líquido reduz o tamanho, mas exige que os tanques tolerem uma alta

pressão (até 700 bar). Como o hidrogénio é um gás a temperatura normal, há um alto risco de

explosão em caso de acidente. Diferentes métodos para retardar a liberação do hidrogénio a

partir de um tanque roto estão a ser testados. Um desses métodos é a de armazenar o

hidrogénio numa espécie de matriz ou “esponja” metálica.

Muitos vêem como uma das principais vantagens do MCI a hidrogénio o seu potencial

de ser utilizado para impulsionar a construção de infra

hidrogénio e, assim, criar a p

(diferentes dos veículos com motor de combustão interna a hidrogénio) de amanhã.

Além desta grande vantagem na implementação do hidrogénio como combustível mais

comum, temos várias outras va

• Bom desempenho em

• Não é necessário um pré

(mesmo com temperaturas abaixo de zero);

• Existe um fornecimento ilimitado

abundante no universo e o décimo elemento mais abundante na Terra;

Introdução Histórica

O primeiro motor a hidrogénio foi projectado em 1807 por Francois Isaac de Rivaz

construiu o primeiro veículo com um motor a hidrogénio. Em 1970 foi

patenteado pela primeira vez um motor a gasolina modificado para funcionar a hidrogénio.

Nos dias de hoje a Mazda já desenvolveu motores Wankel a Hidrogénio e a BMW afirma ter

eira empresa a conceber um carro totalmente funcional com um motor da

combustão interna a hidrogénio, o BMW Hydrogen 7. Hoje em dia um dos princi

problemas com que a humanidade se debate é a poluição, daí que o estudo dos motores que

énio é de grande relevância.

Modo de Funcionamento

Não há muita diferença entre o motor de combustão interna (MCI) que funciona a

hidrogénio comparado com um MCI que funciona a gasolina (ver figura)

diferenças são a eficiência, nível de emissões e armazenamento de combustível.

O hidrogénio tem uma densidade energética mais baixa e queima mais rápido e a uma

que a gasolina. Portanto, a compressão pode ser aumentada e mais ar

pode ser misturado com o combustível, resultando num funcionamento mais fresco e menos

emissões de escape que um MCI a gasolina.

dos motores a hidrogénio possuem uma relação

como o hidrogénio, que é gasoso, desloca o oxigénio

turbocompressor é muitas vezes necessário para atingir a potência

requisitos o MCI a hidrogénio é altamente eficiente

melhor do que um MCI convencional a gasolina.

O armazenamento de hidrogénio é, no entanto, um problema. A baixa densidade

energética significa que os tanques de hidrogénio exigem muito espaço. Armazenar o

hidrogénio como um líquido reduz o tamanho, mas exige que os tanques tolerem uma alta

é 700 bar). Como o hidrogénio é um gás a temperatura normal, há um alto risco de

explosão em caso de acidente. Diferentes métodos para retardar a liberação do hidrogénio a

partir de um tanque roto estão a ser testados. Um desses métodos é a de armazenar o

hidrogénio numa espécie de matriz ou “esponja” metálica.

Muitos vêem como uma das principais vantagens do MCI a hidrogénio o seu potencial

de ser utilizado para impulsionar a construção de infra-estruturas de abastecimento de

hidrogénio e, assim, criar a ponte entre os MCI a gasolina e os veículos fuel cell

(diferentes dos veículos com motor de combustão interna a hidrogénio) de amanhã.

Além desta grande vantagem na implementação do hidrogénio como combustível mais

comum, temos várias outras vantagens em relação a MCI convencionais, tais como:

em todas as condições meteorológicas;

Não é necessário um pré-aquecimento e não existem problemas de arranque a frio

(mesmo com temperaturas abaixo de zero);

fornecimento ilimitado de hidrogénio – o hidrogénio é o elemento mais

abundante no universo e o décimo elemento mais abundante na Terra;

Página 2

Francois Isaac de Rivaz e

construiu o primeiro veículo com um motor a hidrogénio. Em 1970 foi

patenteado pela primeira vez um motor a gasolina modificado para funcionar a hidrogénio.

Nos dias de hoje a Mazda já desenvolveu motores Wankel a Hidrogénio e a BMW afirma ter

eira empresa a conceber um carro totalmente funcional com um motor da

Hoje em dia um dos principais

que o estudo dos motores que

Não há muita diferença entre o motor de combustão interna (MCI) que funciona a

(ver figura). As principais

issões e armazenamento de combustível.

O hidrogénio tem uma densidade energética mais baixa e queima mais rápido e a uma

que a gasolina. Portanto, a compressão pode ser aumentada e mais ar

tando num funcionamento mais fresco e menos

relação ar/combustível

oxigénio dentro dos

potência necessária.

eficiente em termos de

O armazenamento de hidrogénio é, no entanto, um problema. A baixa densidade

energética significa que os tanques de hidrogénio exigem muito espaço. Armazenar o

hidrogénio como um líquido reduz o tamanho, mas exige que os tanques tolerem uma alta

é 700 bar). Como o hidrogénio é um gás a temperatura normal, há um alto risco de

explosão em caso de acidente. Diferentes métodos para retardar a liberação do hidrogénio a

partir de um tanque roto estão a ser testados. Um desses métodos é a de armazenar o

Muitos vêem como uma das principais vantagens do MCI a hidrogénio o seu potencial

estruturas de abastecimento de

fuel cell a hidrogénio

(diferentes dos veículos com motor de combustão interna a hidrogénio) de amanhã.

Além desta grande vantagem na implementação do hidrogénio como combustível mais

ntagens em relação a MCI convencionais, tais como:

aquecimento e não existem problemas de arranque a frio

o hidrogénio é o elemento mais

abundante no universo e o décimo elemento mais abundante na Terra;

Page 4: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

• O hidrogénio é renovável

a água (H2O), que pode então ser hidrolisada (separando

componentes principais hidrogénio e oxigénio) para render mais hidrogénio;

• A queima é limpa – ao contrário da queima de combustíveis fósseis, a combustão do

hidrogénio não produz nenhum poluente nocivo ao meio ambiente;

• O hidrogénio pesa me

hidrocarbonetos.

• Eficiência – Os sistemas

ter maior eficiência que

750h consegue obter

seu objectivo de 50%.

conseguem obter uma

• Potência – Comparando

a Hidrogénio tem uma

ao da injecção indirecta,

injecção directa a gasolina.

permitir uma maior potência.

Nos motores a Hidrogénio é de referir ainda

• Injecção Indirecta;

• Por Carburador;

• Injecção Directa;

Esquema de funcionamento simplificado de um carro com MCI a Hidrogénio

Diferenças entre órgãos mecânicos de um

Hidrogénio

É possível adaptar um motor a gasolina para funcionar com hidrogénio como

combustível. Estas adaptações podem ser mais ou menos profundas, sendo por isso necessário

renovável – quando o hidrogénio reage com o oxigénio, o subproduto é

a água (H2O), que pode então ser hidrolisada (separando-se nos seus dois

componentes principais hidrogénio e oxigénio) para render mais hidrogénio;

ao contrário da queima de combustíveis fósseis, a combustão do

hidrogénio não produz nenhum poluente nocivo ao meio ambiente;

menos e gera mais potência do que combustíveis baseados em

Os sistemas a combustão interna do Hidrogénio, teoricamente,

que os seus homólogos a gasolina. A BMW com

obter uma eficiência de 37% superior aos motores a

50%. Os sistemas híbridos de combustão interna

uma maior eficiência.

Comparando com motores de injecção indirecta a gasolina,

uma perda de potência. O uso de injecção directa,

indirecta, tem um maior ganho de potência em relação

gasolina. O uso de turbocompressores tem sido

potência.

Nos motores a Hidrogénio é de referir ainda podem existir os seguintes tipos de injecção

Esquema de funcionamento simplificado de um carro com MCI a Hidrogénio

Diferenças entre órgãos mecânicos de um motor a gasolina e a

É possível adaptar um motor a gasolina para funcionar com hidrogénio como

combustível. Estas adaptações podem ser mais ou menos profundas, sendo por isso necessário

Página 3

quando o hidrogénio reage com o oxigénio, o subproduto é

e nos seus dois

componentes principais hidrogénio e oxigénio) para render mais hidrogénio;

ao contrário da queima de combustíveis fósseis, a combustão do

do que combustíveis baseados em

teoricamente, conseguem

com o seu protótipo

gasolina, sendo o

interna do Hidrogénio

gasolina, o seu homólogo

directa, contrariamente

relação aos motores de

sido aplicado, para

tipos de injecção:

Esquema de funcionamento simplificado de um carro com MCI a Hidrogénio

motor a gasolina e a

É possível adaptar um motor a gasolina para funcionar com hidrogénio como

combustível. Estas adaptações podem ser mais ou menos profundas, sendo por isso necessário

Page 5: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

verificar o ganho obtido no caso de se querer fazer esta adaptação (todas as modificações

corresponderiam a um custo 1,5 vezes superior custo normal de um motor a gasolina).

sendo, temos como principais diferenças nos órgãos mecânicos:

• Válvulas de admissão e escape endurecidas

• Bielas mais resistentes

• Velas sem ponta platinada

• Bobinas de maior voltagem

• Injectores especiais para gás

• Cabeça do motor mais robusta

• Colectores modificados nos motores com turbocompressor

• Uso de óleo de refrigeração que suporte temperaturas mais elevadas

Apesar destas diferenças os motores a hidrogénio fazem a com

mesma maneira que os motores a gasolina, e a potência de um motor a hidrogénio pode

chegar a ser 25% superior à potência de um motor a gasolina.

Diferenças entre o H

Visto que o funcionamento do motor é pratica

algumas das características que fazem diferenciar o Hidrogénio da Gasolina.

Propriedades que contribuem para o uso do Hidrogénio em detrito da gasolina:

• Larga gama de inflamabilidade

misturas muito pobres de Ar

tornar muito mais fácil e permite ainda uma maior economia de combustível, pois

reacção de combustão é mais quando o motor usa misturas Ar

pobres. Além disso temperatura final da combustão é menor o que irá reduzir em

grande escala a quantidade de poluentes emitidos.

• Energia de inflamação mais baixa

maior facilidade de inflamação do hidrogéni

aumenta a probabilidade de existir detonação.

• Alta temperatura de inflamação

• Frente de chama mais rápida

tem uma frente de chama muito rápida o que faz o ciclo termodinâmico real do motor

aproximar-se do ciclo ideal. Porém em misturas mais pobres, a velocidade da frente de

chama diminui significativamente.

• Alta difusibilidade – Esta propriedad

mais uniforme com o ar.

verificar o ganho obtido no caso de se querer fazer esta adaptação (todas as modificações

orresponderiam a um custo 1,5 vezes superior custo normal de um motor a gasolina).

sendo, temos como principais diferenças nos órgãos mecânicos:

Válvulas de admissão e escape endurecidas

Bielas mais resistentes

Velas sem ponta platinada

maior voltagem

Injectores especiais para gás

Cabeça do motor mais robusta

Colectores modificados nos motores com turbocompressor

Uso de óleo de refrigeração que suporte temperaturas mais elevadas

Apesar destas diferenças os motores a hidrogénio fazem a combustão exactamente da

mesma maneira que os motores a gasolina, e a potência de um motor a hidrogénio pode

chegar a ser 25% superior à potência de um motor a gasolina.

o Hidrogénio e a Gasolina

Visto que o funcionamento do motor é praticamente igual é proponente enunciar

algumas das características que fazem diferenciar o Hidrogénio da Gasolina.

Propriedades que contribuem para o uso do Hidrogénio em detrito da gasolina:

Larga gama de inflamabilidade – o que permite que o Hidrogénio seja queimado em

misturas muito pobres de Ar-Combustível. Tem a vantagem de o arranque do motor se

tornar muito mais fácil e permite ainda uma maior economia de combustível, pois

reacção de combustão é mais quando o motor usa misturas Ar-Combustível mais

res. Além disso temperatura final da combustão é menor o que irá reduzir em

grande escala a quantidade de poluentes emitidos.

Energia de inflamação mais baixa – O que significa que em misturas mais pobres existe

maior facilidade de inflamação do hidrogénio que da gasolina. Porém este aspecto

aumenta a probabilidade de existir detonação.

Alta temperatura de inflamação – O que possibilita altas taxas de compressão.

Frente de chama mais rápida – Em condições de mistura estequiométrica

tem uma frente de chama muito rápida o que faz o ciclo termodinâmico real do motor

se do ciclo ideal. Porém em misturas mais pobres, a velocidade da frente de

chama diminui significativamente.

Esta propriedade do hidrogénio possibilita que haja uma mistura

mais uniforme com o ar.

Página 4

verificar o ganho obtido no caso de se querer fazer esta adaptação (todas as modificações

orresponderiam a um custo 1,5 vezes superior custo normal de um motor a gasolina). Assim

Uso de óleo de refrigeração que suporte temperaturas mais elevadas

bustão exactamente da

mesma maneira que os motores a gasolina, e a potência de um motor a hidrogénio pode

mente igual é proponente enunciar

Propriedades que contribuem para o uso do Hidrogénio em detrito da gasolina:

ja queimado em

Combustível. Tem a vantagem de o arranque do motor se

tornar muito mais fácil e permite ainda uma maior economia de combustível, pois

Combustível mais

res. Além disso temperatura final da combustão é menor o que irá reduzir em

O que significa que em misturas mais pobres existe

o que da gasolina. Porém este aspecto

O que possibilita altas taxas de compressão.

estequiométrica o Hidrogénio

tem uma frente de chama muito rápida o que faz o ciclo termodinâmico real do motor

se do ciclo ideal. Porém em misturas mais pobres, a velocidade da frente de

e do hidrogénio possibilita que haja uma mistura

Page 6: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

• Alta densidade de energia

unidade de massa. Porém quando em estado liquido ou gasoso este apresenta menor

densidade de energia que uma gasolina comum.

Comparação da densidade energética entre diferentes combustíveis

Comparação Volumétrica e Energética entre mo

Combustão de um motor de

A combustão de um motor de Hidrogénio apenas te

combustão os Óxidos de Azoto:

Os Óxidos de Azoto formam

interior da câmara de combustão. São as elevadas temperaturas que vão fazer com que o

Azoto se combine com o Oxigénio.

A quantidade de Óxidos de Azoto que se forma depende:

• A relação Ar/Combustí

• A taxa de compressão do motor;

Tipo de combustível

Hidrogénio Liquido

Hidrogénio comprimido a 700 bar

Gasolina

Gasóleo

GPL - Butano

Alta densidade de energia – O hidrogénio tem uma elevada densidade de energia por

unidade de massa. Porém quando em estado liquido ou gasoso este apresenta menor

a que uma gasolina comum.

Comparação da densidade energética entre diferentes combustíveis

Comparação Volumétrica e Energética entre motores a Hidrogénio e a Gasolina

de um motor de Hidrogénio

A combustão de um motor de Hidrogénio apenas tem como produto poluente de

combustão os Óxidos de Azoto:

�� � �� ��� � ��� � �� ����

formam-se devido às elevadas temperaturas que se registam no

interior da câmara de combustão. São as elevadas temperaturas que vão fazer com que o

Azoto se combine com o Oxigénio.

A quantidade de Óxidos de Azoto que se forma depende:

A relação Ar/Combustível;

A taxa de compressão do motor;

Densidade de energia por unidade de massa (MJ/kg)

Densidade de energia por unidade de volume (MJ/L)

143

143

46,4

46,2

49,1

Página 5

O hidrogénio tem uma elevada densidade de energia por

unidade de massa. Porém quando em estado liquido ou gasoso este apresenta menor

Comparação da densidade energética entre diferentes combustíveis

tores a Hidrogénio e a Gasolina

m como produto poluente de

se devido às elevadas temperaturas que se registam no

interior da câmara de combustão. São as elevadas temperaturas que vão fazer com que o

Densidade de energia por unidade de volume (MJ/L)

10,1

5,6

34,2

37,3

27,7

Page 7: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

• A velocidade do motor;

• O avanço à ignição;

Pode existir também a presença de Monóxido de Carbono e Dióxido de Carbono, mas

apenas se existir queima do óleo de lubrificação, o que significa que o motor está a deixar

passar compressão.

Se o motor estiver nas melhores condições as emissões de um motor de hidrogénio

são praticamente nulas

De seguida a apresentação de dois gráficos que comparam as emissões

Hidrogénio com as emissões de um motor a gasolina em fun

Ar/Combustível)

Emissões de um motor de Hidrogénio em perfeitas condições

A velocidade do motor;

O avanço à ignição;

Pode existir também a presença de Monóxido de Carbono e Dióxido de Carbono, mas

apenas se existir queima do óleo de lubrificação, o que significa que o motor está a deixar

Se o motor estiver nas melhores condições as emissões de um motor de hidrogénio

De seguida a apresentação de dois gráficos que comparam as emissões

Hidrogénio com as emissões de um motor a gasolina em função de phi (Relação

Emissões de um motor de Hidrogénio em perfeitas condições

Página 6

Pode existir também a presença de Monóxido de Carbono e Dióxido de Carbono, mas

apenas se existir queima do óleo de lubrificação, o que significa que o motor está a deixar

Se o motor estiver nas melhores condições as emissões de um motor de hidrogénio

De seguida a apresentação de dois gráficos que comparam as emissões de um motor a

ção de phi (Relação

Emissões de um motor de Hidrogénio em perfeitas condições

Page 8: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

Implementação e produção de Hidrogénio

Os fabricantes têm debatido durante algum tempo a necessidade de desenvolver

novas fontes de combustível. O hidrogénio é um gás limpo e quando usado em

produzir energia para os automóveis

tipo de poluente é lançado para a atmosfera)

hidrogénio não são produzidos compostos de carbono devido à combustão

NOx, são o único composto nocivo produzido nesta combustão)

para o ambiente.

Mas há ainda inúmeras questões sobre a viabilidade do hidrogénio como um

combustível alternativo, bem como a melhor forma para o produzir. As companhias de

petróleo argumentam que a obtenção de hidrogénio através do gás natu

fácil. O maior problema com que os ambientalista

durante esse processo vai como que neutralizar os be

emissões. Embora as companhias de

um objectivo, as suas razões são bem diferentes. Jeremy Bentham, director executivo da Shell

Hydrogen, argumenta que é uma questão de oferecer aos clientes

“Não se trata de reduzir a

desenvolvimento de carvão para o petróleo e agora estamos a obter gás natural.

Steve Cook, gerente de desenvolvimento da

produzido em cada estágio da

comparando às das produzidas por um carro a combustível fóssil.

mesmo que se use gás natural como

carro a combustível fóssil. Ainda existem benefício

Emissões de um motor a gasolina

Implementação e produção de Hidrogénio

Os fabricantes têm debatido durante algum tempo a necessidade de desenvolver

novas fontes de combustível. O hidrogénio é um gás limpo e quando usado em

automóveis, água é o único produto das reacções químicas

tipo de poluente é lançado para a atmosfera), tal como nos motores de combustão interna a

hidrogénio não são produzidos compostos de carbono devido à combustão

, são o único composto nocivo produzido nesta combustão), não sendo assim

Mas há ainda inúmeras questões sobre a viabilidade do hidrogénio como um

combustível alternativo, bem como a melhor forma para o produzir. As companhias de

petróleo argumentam que a obtenção de hidrogénio através do gás natural é a opção mais

fácil. O maior problema com que os ambientalistas estão preocupados, é que o CO

vai como que neutralizar os benefícios de um combustível com zero

emissões. Embora as companhias de petróleo e os ambientalistas vejam o hidrogénio como

ões são bem diferentes. Jeremy Bentham, director executivo da Shell

ydrogen, argumenta que é uma questão de oferecer aos clientes mais escolhas

Não se trata de reduzir a confiança nos combustíveis fósseis. Vimos

desenvolvimento de carvão para o petróleo e agora estamos a obter gás natural.

Steve Cook, gerente de desenvolvimento da BP, calculou a quantidade de CO

estágio da cadeia de produção de hidrogénio, somando

s das produzidas por um carro a combustível fóssil. “Se fizer essa análise,

ural como a fonte, ainda assim causa 25-40% menos CO

Ainda existem benefícios ambientais consideráveis se for utilizado

Página 7

Os fabricantes têm debatido durante algum tempo a necessidade de desenvolver

novas fontes de combustível. O hidrogénio é um gás limpo e quando usado em fuel cells para

é o único produto das reacções químicas (nenhum

tal como nos motores de combustão interna a

(óxidos de azoto,

assim tão agressivo

Mas há ainda inúmeras questões sobre a viabilidade do hidrogénio como um

combustível alternativo, bem como a melhor forma para o produzir. As companhias de

ral é a opção mais

s estão preocupados, é que o CO2 produzido

nefícios de um combustível com zero

o hidrogénio como

ões são bem diferentes. Jeremy Bentham, director executivo da Shell

mais escolhas.

confiança nos combustíveis fósseis. Vimos o

desenvolvimento de carvão para o petróleo e agora estamos a obter gás natural.”

BP, calculou a quantidade de CO2 que é

somando-as todas e

“Se fizer essa análise,

40% menos CO2 que um

s ambientais consideráveis se for utilizado

Page 9: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

um combustível fóssil para produzir o hidrogénio

transformação de gás natural em hidrogénio, são necessários

apenas 1kg de hidrogénio. Grupos ambientais tais como a Greenpeace tê

sobre o uso de hidrogénio, se este for produzido por

para uma maior produção de hidrogénio

e solar.

De referir que as

desenvolvimento do hidrogénio, como combustível alternativo. Assim sendo, os fabricantes de

automóveis estão incertos quanto á implementação desta tecnologia em larga escala,

preferindo focar-se numa estratégia a curto prazo de produção de carros mais eficientes (tanto

a combustível fóssil, como híbridos).

Estes factores podem levar

que num futuro próximo os combustíveis fósseis p

combustível alternativo tal como o hidrogénio.

Ao passo que as várias marcas de automóveis procuram diferentes soluções para o

problema, a BMW tem-se focado noutro tipo de

carros com motor de combustão interna a

outros construtores, a BMW acredita que carros movidos a hidrogénio podem não estar assim

tão longe, reconhecendo no entanto, que a falta de postos de abastecimento e o

custo poderão afectar a quantidade de pessoas que poderão investir num automóvel deste

tipo no presente momento.

Na Universidade de W

hidrogénio será produzido abordo do veículo

tecnologia está, pelo menos, a 30 anos de distância.

muito importante a desempenhar na mudança da oferta de transportes e combustível.

Projectos actuais e futuro dos Motores a

Embora existam vários projectos envolvendo motores de combustão interna a

hidrogénio, destacamos em seguida apenas três:

- Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid - BMW Hydrogen 7 - BMW H2R

um combustível fóssil para produzir o hidrogénio.” A shell calcula que usando um processo de

ás natural em hidrogénio, são necessários 3kg de gás natural para produzir

Grupos ambientais tais como a Greenpeace têm algumas dúvidas

hidrogénio, se este for produzido por gás natural, estando a fazer campanha

ução de hidrogénio através de fontes renováveis, tais como

referir que as infra-estruturas (estações) são uma parte importante no

desenvolvimento do hidrogénio, como combustível alternativo. Assim sendo, os fabricantes de

automóveis estão incertos quanto á implementação desta tecnologia em larga escala,

se numa estratégia a curto prazo de produção de carros mais eficientes (tanto

a combustível fóssil, como híbridos).

Estes factores podem levar-nos à conclusão que, por enquanto, não existem sinais de

que num futuro próximo os combustíveis fósseis poderão vir a ser substituídos por um

combustível alternativo tal como o hidrogénio.

Ao passo que as várias marcas de automóveis procuram diferentes soluções para o

se focado noutro tipo de estratégia, estando concentrada em produzir

ros com motor de combustão interna a hidrogénio, em vez de fuel cells. Em contraste com

outros construtores, a BMW acredita que carros movidos a hidrogénio podem não estar assim

tão longe, reconhecendo no entanto, que a falta de postos de abastecimento e o

custo poderão afectar a quantidade de pessoas que poderão investir num automóvel deste

e de Warwick, um grupo de cientistas acredita que no futuro o

abordo do veículo, em vez de vir de uma fonte externa. Mas essa

está, pelo menos, a 30 anos de distância. Até lá, é o consumidor que terá um papel

muito importante a desempenhar na mudança da oferta de transportes e combustível.

Projectos actuais e futuro dos Motores a Hidrogénio

Embora existam vários projectos envolvendo motores de combustão interna a

hidrogénio, destacamos em seguida apenas três:

Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid

Página 8

A shell calcula que usando um processo de

3kg de gás natural para produzir

m algumas dúvidas

gás natural, estando a fazer campanha

, tais como energia eólica

(estações) são uma parte importante no

desenvolvimento do hidrogénio, como combustível alternativo. Assim sendo, os fabricantes de

automóveis estão incertos quanto á implementação desta tecnologia em larga escala,

se numa estratégia a curto prazo de produção de carros mais eficientes (tanto

nos à conclusão que, por enquanto, não existem sinais de

oderão vir a ser substituídos por um

Ao passo que as várias marcas de automóveis procuram diferentes soluções para o

estratégia, estando concentrada em produzir

Em contraste com

outros construtores, a BMW acredita que carros movidos a hidrogénio podem não estar assim

tão longe, reconhecendo no entanto, que a falta de postos de abastecimento e o potencial alto

custo poderão afectar a quantidade de pessoas que poderão investir num automóvel deste

acredita que no futuro o

fonte externa. Mas essa

Até lá, é o consumidor que terá um papel

muito importante a desempenhar na mudança da oferta de transportes e combustível.

Embora existam vários projectos envolvendo motores de combustão interna a

Page 10: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

• Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid Modelo de 2007 em que o motor Wankel permite o funcionamento tanto com gasolina

como hidrogénio. O tanque de hidrogénio com capacidade para 110 litros a 350 bar armazena 2,4 kg de hidrogénio. Em adição existe um tanque de gasolina de 60 litros.

Este automóvel possui

Tipo de motor

Cilindrada

Combustível

Potência

Binário

Motor Eléctrico

Velocidade máxima

Aceleração (0-100 km/h)

Alcance

• BMW Hydrogen 7

Modelo de 2007 que permite o funcionamento tanto com gasolina como hidrogénio. Possui um tanque para armazenar 8 kg de hidrogénio capacidade de 74 litros.

Este automóvel possui as seguintes características:

Tipo de motor

Cilindrada

Combustível

Potência

Binário

Velocidade máxima

Aceleração (0-100 km/h)

Alcance

Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid

2007 em que o motor Wankel permite o funcionamento tanto com gasolina como hidrogénio. O tanque de hidrogénio com capacidade para 110 litros a 350 bar armazena 2,4 kg de hidrogénio. Em adição existe um tanque de gasolina de 60 litros.

Este automóvel possui as seguintes características:

Wankel com 2 rotores

2�654 cm3

Hidrogénio

80 kW (109 cv) 154 kW (210 cv)

140 N.m @ 5000 rpm 222 N.m @ 5000 rpm

Motor Eléctrico Motor síncrono AC

máxima 170 km/h (no funcionamento com H

100 km/h) 10 segundos

200 km

Modelo de 2007 que permite o funcionamento tanto com gasolina como hidrogénio. Possui um tanque para armazenar 8 kg de hidrogénio líquido e um tanque de gasolina com

Este automóvel possui as seguintes características:

Otto com 12 cilindros em V

6000 cm3

Hidrogénio

191 kW (256 cv) 191 kW (256 cv)

390 N.m

Velocidade máxima 230 km/h (restritos electronicamente)

100 km/h) 9,5 segundos

201 km

Página 9

2007 em que o motor Wankel permite o funcionamento tanto com gasolina como hidrogénio. O tanque de hidrogénio com capacidade para 110 litros a 350 bar armazena

Wankel com 2 rotores

Gasolina

154 kW (210 cv)

222 N.m @ 5000 rpm

Motor síncrono AC

170 km/h (no funcionamento com H2)

550 km

Modelo de 2007 que permite o funcionamento tanto com gasolina como hidrogénio. líquido e um tanque de gasolina com

Otto com 12 cilindros em V

Gasolina

191 kW (256 cv)

390 N.m

230 km/h (restritos electronicamente)

480 km

Page 11: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

• BMW H2R

Este modelo é um dos primeiros carros de competição adaptados para funcionar com

um motor que consome hidrogénio líquido. Concebido e desenvolvido num período de tempo

relativamente curto de 10 meses

na sua categoria, provando assim poder vir a ser uma alternativa viável no

competição.

Este automóvel possui as seguintes características:

Tipo de motor

Cilindrada

Combustível

Potência

Binário

Velocidade máxima

Aceleração (0-100 km/h)

Este modelo é um dos primeiros carros de competição adaptados para funcionar com

um motor que consome hidrogénio líquido. Concebido e desenvolvido num período de tempo

relativamente curto de 10 meses, este carro de corrida já bateu vários recordes de velocidade

na sua categoria, provando assim poder vir a ser uma alternativa viável no

Este automóvel possui as seguintes características:

Otto com 12 cilindros em V

6000 cm3

Hidrogénio

173 kW (232 cv)

-

Velocidade máxima 301 km/h

100 km/h) 6 segundos

Página 10

Este modelo é um dos primeiros carros de competição adaptados para funcionar com

um motor que consome hidrogénio líquido. Concebido e desenvolvido num período de tempo

, este carro de corrida já bateu vários recordes de velocidade

na sua categoria, provando assim poder vir a ser uma alternativa viável no mundo da

Otto com 12 cilindros em V

kW (232 cv)

Page 12: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

Após a análise dos vários pontos deste trabalho, concluímos que os motores de

combustão interna a Hidrogénio, teoricamente, são uma excelente resposta aos problemas

ambientais gerados pela utilização de motores que trabalham com combustíveis fósseis.

Constatamos que os motores a hidrogénio têm um funcionamento praticamente igual ao de

um motor a gasolina, o que poderá constituir o elo de ligação entre os veículos actuais e os

veículos do futuro que utilizam a tecnologia

através de reacções químicas que envolvem o hidrogénio).

subtema Implementação e produção de Hidrogénio

até conseguirmos meios de transporte totalmente limpos em que essa mesma rede

transportes seja sustentável. Além destes factores, poderão haver problemas em angariar

clientes que queiram adquirir um produto que utiliza uma tecnologia considerada “transitória”

ou “a curto prazo”. Estas parecem ser as questões mais difíceis de ult

implementação de motores a hidrogénio. De qualquer forma, pode

pesquisa contínua nesta área e medidas

dirigidas, poderemos eventualmente ver o hidrogénio como uma solução sustent

amplamente aceite tanto tecnicamente como economicamente.

Após a análise dos vários pontos deste trabalho, concluímos que os motores de

combustão interna a Hidrogénio, teoricamente, são uma excelente resposta aos problemas

ambientais gerados pela utilização de motores que trabalham com combustíveis fósseis.

atamos que os motores a hidrogénio têm um funcionamento praticamente igual ao de

um motor a gasolina, o que poderá constituir o elo de ligação entre os veículos actuais e os

veículos do futuro que utilizam a tecnologia fuel cell (accionamento de um motor e

através de reacções químicas que envolvem o hidrogénio). Mas, conforme explicado no

Implementação e produção de Hidrogénio, ainda há um longo caminho a percorrer

até conseguirmos meios de transporte totalmente limpos em que essa mesma rede

transportes seja sustentável. Além destes factores, poderão haver problemas em angariar

clientes que queiram adquirir um produto que utiliza uma tecnologia considerada “transitória”

ou “a curto prazo”. Estas parecem ser as questões mais difíceis de ult

implementação de motores a hidrogénio. De qualquer forma, pode-se dizer que com uma

pesquisa contínua nesta área e medidas de implementação devidamente planeadas e bem

dirigidas, poderemos eventualmente ver o hidrogénio como uma solução sustent

amplamente aceite tanto tecnicamente como economicamente.

Página 11

Após a análise dos vários pontos deste trabalho, concluímos que os motores de

combustão interna a Hidrogénio, teoricamente, são uma excelente resposta aos problemas

ambientais gerados pela utilização de motores que trabalham com combustíveis fósseis.

atamos que os motores a hidrogénio têm um funcionamento praticamente igual ao de

um motor a gasolina, o que poderá constituir o elo de ligação entre os veículos actuais e os

(accionamento de um motor eléctrico

Mas, conforme explicado no

ainda há um longo caminho a percorrer

até conseguirmos meios de transporte totalmente limpos em que essa mesma rede de

transportes seja sustentável. Além destes factores, poderão haver problemas em angariar

clientes que queiram adquirir um produto que utiliza uma tecnologia considerada “transitória”

ou “a curto prazo”. Estas parecem ser as questões mais difíceis de ultrapassar na

se dizer que com uma

de implementação devidamente planeadas e bem

dirigidas, poderemos eventualmente ver o hidrogénio como uma solução sustentável e

Page 13: Motor de Combustão a Hidrogénio

Motores a Hidrogénio

Bibliografia

• http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_internal_combustion_engine_vehicle

• http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/tech_validation/pdfs/fcm

03r0.pdf

• http://observer.guardian.co.uk/carbontrust/story/0,,1511916,00.html

• http://www.hybrid-

• http://en.wikipedia.org/wiki/Mazda_Premacy_Hydrog

• http://en.wikipedia.org/wiki/BMW_Hydrogen_7

• http://en.wikipedia.org/wiki/BMW_H2R

• http://auto.howstuffworks.com/bmw

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-vehicle.org/hybrid-vehicle-ice.html

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en_RE_Hybrid