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Explicado: Como os carros podem funcionar com hidrogênio

A Suprema Corte pediu ao governo que investigue a viabilidade da tecnologia baseada em hidrogênio para lidar com a poluição do ar veicular na capital. A Índia está olhando atentamente para o Japão, que tem feito progressos neste campo.

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Antes das Olimpíadas de Tóquio em julho, o Japão se prepara para colocar em suas estradas milhares de veículos baseados em uma tecnologia de célula de hidrogênio, também conhecida como ‘células de combustível’. A liderança do Japão na aplicação prática do ciclo do hidrogênio combustível e a pesquisa em andamento neste campo no Centro Internacional de Pesquisa para Energia de Hidrogênio da Universidade de Kyushu estão sendo estudados de perto pelo governo indiano enquanto prepara um projeto movido a hidrogênio. Isso ocorre em um contexto de a Suprema Corte instruindo o governo em 13 de novembro a examinar a viabilidade de introduzir essa tecnologia para lidar com a poluição do ar na Região da Capital Nacional.





Como funciona a célula de combustível de hidrogênio?

No coração dos veículos elétricos com célula de combustível (FCEV) está um dispositivo que usa uma fonte de combustível, como o hidrogênio, e um oxidante para criar eletricidade por um processo eletroquímico. Simplificando, a célula de combustível combina hidrogênio e oxigênio para gerar uma corrente elétrica, sendo a água o único subproduto. Como as baterias convencionais sob o capô dos automóveis, as células a combustível de hidrogênio também convertem energia química em energia elétrica. Do ponto de vista da viabilidade de longo prazo, os FCEVs são considerados veículos do futuro, visto que o hidrogênio é o recurso mais abundante no universo.



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Então, um FCEV é um veículo convencional ou um veículo elétrico (EV)?

Enquanto as células de combustível geram eletricidade por meio de um processo eletroquímico, ao contrário de um veículo elétrico a bateria, ela não armazena energia e, em vez disso, depende de um fornecimento constante de combustível e oxigênio - da mesma forma que um motor de combustão interna depende de uma constante abastecimento de gasolina ou diesel e oxigênio. Nesse sentido, pode ser visto como semelhante a um motor de combustão interna convencional.



Mas, ao contrário dos carros com motor de combustão, não há peças móveis na célula de combustível, por isso são mais eficientes e confiáveis ​​em comparação. Além disso, não há combustão a bordo, no sentido convencional.

Globalmente, os EVs são classificados em três categorias amplas:



* BEVs como o Nissan Leaf ou o Tesla Model S, que não têm motor de combustão interna ou tanque de combustível, funcionam com um sistema de transmissão totalmente elétrico alimentado por baterias recarregáveis.

* Os veículos elétricos híbridos convencionais ou HEVs, como o Toyota Camry vendidos no país, combinam um sistema de motor de combustão interna convencional com um sistema de propulsão elétrica, resultando em um sistema de transmissão de veículos híbridos que reduz substancialmente o uso de combustível. A bateria integrada em um híbrido convencional é carregada quando o motor IC está alimentando o trem de força.



* Veículos híbridos plug-in ou PHEVs, como o Chevrolet Volt, também têm um sistema de transmissão híbrido que usa um motor de combustão interna e energia elétrica como força motriz, apoiado por baterias recarregáveis ​​que podem ser conectadas a uma fonte de energia.


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* Os FCEVs são amplamente considerados a próxima fronteira da tecnologia EV. FCEVs como Toyota’s Mirai e Honda’s Clarity usam hidrogênio para alimentar um motor elétrico a bordo. Como são movidos inteiramente por eletricidade, os FCEVs são considerados VEs - mas, ao contrário dos BEVs, seu alcance e processos de reabastecimento são comparáveis ​​aos de carros e caminhões convencionais.




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Para que usos a tecnologia pode ser colocada?

O mercado de veículos com célula de combustível a hidrogênio é dominado pela japonesa Toyota e Honda, ao lado da sul-coreana Hyundai. Embora o desenvolvimento bem-sucedido do hidrogênio forneça energia para transporte e energia elétrica, uma vantagem é a ampla disponibilidade de recursos para a produção de hidrogênio.



O Ministério da Economia, Comércio e Indústria do Japão (METI) publicou um ‘Roteiro Estratégico para Hidrogênio e Células de Combustível’ em 2014, com uma atualização revisada em março de 2016, com o objetivo de alcançar uma sociedade de hidrogênio. Células de combustível estacionárias - as maiores e mais poderosas células de combustível - estão sendo projetadas para fornecer uma fonte mais limpa e confiável de energia no local para hospitais, bancos, aeroportos e residências. Uma célula de combustível continua a produzir energia enquanto o combustível e o oxidante são fornecidos. As células de combustível portáteis podem encontrar outras aplicações além dos veículos.

Roger Hertzenberg, CEO da Uno-X Hydrogen, que desenvolve estações de hidrogênio na Noruega, líder mundial em tecnologia de veículos verdes, disse esse site : Os veículos elétricos com célula de combustível são a solução de emissão zero mais fácil de usar na Noruega. Nosso objetivo é fornecer a infraestrutura necessária, garantindo aos nossos clientes várias alternativas de emissão zero para escolher, e atender a demanda por combustível H2 de forma conveniente com o menor custo possível para o consumidor.

Quais são as vantagens e desvantagens das células de combustível?

As células a combustível têm grandes vantagens sobre as tecnologias convencionais de combustão usadas atualmente em muitas usinas e carros, visto que produzem quantidades muito menores de gases de efeito estufa e nenhum dos poluentes do ar que causam problemas de saúde. Além disso, se o hidrogênio puro for usado, as células de combustível emitem apenas calor e água como subproduto. Essas células também são muito mais eficientes em termos de energia do que as tecnologias de combustão tradicionais.

Ao contrário dos veículos elétricos movidos a bateria, os veículos com células de combustível não precisam estar conectados e a maioria dos modelos ultrapassa 300 km de autonomia com o tanque cheio. Eles são preenchidos com um bico, como em um posto de gasolina ou diesel.

Mas existem problemas.

Embora os FCEVs não gerem gases que contribuam para o aquecimento global, o processo de produção de hidrogênio precisa de energia - geralmente de fontes de combustível fóssil. Isso levantou questões sobre as credenciais verdes do hidrogênio.

Além disso, há questões de segurança - o hidrogênio é mais explosivo do que a gasolina. Os oponentes da tecnologia citam o caso do dirigível Hindenburg cheio de hidrogênio em 1937. Mas os participantes da indústria automobilística japonesa The Indian Express argumentaram que a comparação foi equivocada porque a maior parte do incêndio foi atribuída ao combustível diesel para os motores do dirigível e a um combustível inflamável revestimento de laca no exterior.

Os tanques de hidrogênio em FCEVs, como o Mirai, são feitos de fibra de carbono altamente durável, cuja resistência é avaliada em testes de colisão e também em ensaios em que são disparadas balas. O Mirai e o Clarity têm tanques de hidrogênio de camada tripla feitos de fibra de carbono, que os fabricantes afirmam ser totalmente seguro.

O outro grande obstáculo é que os veículos são caros e as bombas de abastecimento de combustível são escassas. Mas isso deve melhorar à medida que a escala e a distribuição aumentam.

O Japão está indo a todo vapor. O primeiro-ministro Shinzo Abe declarou em Davos este ano que o Japão pretende reduzir o custo de produção de hidrogênio em pelo menos 90% até 2050, para torná-lo mais barato que o gás natural.

Qual é o progresso na Índia?

Na Índia, até agora, a definição de EV cobre apenas BEVs; o governo reduziu os impostos para 12%. Em 43%, os veículos elétricos híbridos e os FCEVs a hidrogênio atraem o mesmo imposto que os veículos IC.

O Ministério das Energias Novas e Renováveis, no âmbito do seu programa de Pesquisa, Desenvolvimento e Demonstração (RD&D), tem apoiado vários desses projetos em instituições acadêmicas, organizações de pesquisa e desenvolvimento e na indústria para o desenvolvimento. Catorze projetos de P&D em hidrogênio e células a combustível estão atualmente em execução com o apoio do Ministério. Entre 2016-17 e 2018-19, oito projetos foram sancionados e 18 concluídos.

O Ministério da Ciência e Tecnologia apoiou dois centros em rede de armazenamento de hidrogênio liderados pelo IIT Bombay e o Nonferrous Materials Technology Development Center, Hyderabad. Isso envolve 10 instituições, incluindo IITs e IISc, Bangalore.


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