Energia

Carros a hidrogênio poderão utilizar combustível sólido

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/06/2005

O hidrogênio está sendo apontado como o combustível do futuro, um substituto para o petróleo que será não-poluente, renovável e barato. Antes que essa previsão se torne realidade, porém, os engenheiros terão que retirar uma enorme pedra de seus sapatos: como transportar hidrogênio em um automóvel em uma quantidade suficiente para que não seja necessário reabastecê-lo a cada esquina?

"Com o hidrogênio na forma de um gás comprimido, você simplesmente não conseguirá transportar um tanque grande o suficiente para viajar muito," explica Vitalij Pecharsky, dos Laboratórios Ames, Estados Unidos. "A solução é um combustível sólido que tenha um conteúdo de hidrogênio semelhante ao metano, onde quatro átomos de hidrogênio encapsulam um único átomo de carbono."

Hidrogênio não-renovável

Mas então, por que simplesmente não utilizar metano? Segundo o professor Pecharsky, o metano e outros hidrocarbonetos similares têm ligações covalentes que mantêm os átomos de hidrogênio firmemente travados em suas posições. A energia necessária para quebrar essas ligações é muito grande quando comparada com a energia que se obterá a partir do hidrogênio liberado. Além disso, o metano e outros compostos semelhantes vêm do petróleo, não sendo renováveis.

Armazenamento sólido de hidrogênio

A solução ideal será um material sólido rico em hidrogênio, que libere facilmente os átomos de hidrogênio, por meio de um aquecimento moderado ou por algum outro mecanismo. Esses materiais também poderão ser "recarregados", absorvendo "novos" átomos de hidrogênio durante o reabastecimento. Esse "novos" átomos sim, poderão vir de uma fonte de hidrogênio comprimido, um tanque que ficará em cada posto de reabastecimento.

A equipe do professor Pecharsky já tem alguns candidatos para esse novo combustível sólido. Segundo ele, o novo material que permitirá a criação desse combustível sólido está em grupos de compostos como os alanatos de metais leves, borohidretos, amidas, imidas ou em alguns de seus derivados. Esses materiais têm um conteúdo de hidrogênio que supera 10 por cento do seu peso.

Processo mecânico-químico

Outro componente-chave da pesquisa é um processo de fabricação do novo combustível que é mecânico-químico, não empregando solventes, uma técnica que os pesquisadores dos Laboratórios Ames já demonstraram, em 2002, que funciona com hidretos. O processo utiliza uma espécie de moinho para modificar tanto a estrutura quanto as propriedades dos hidretos. Os pesquisadores esperam agora tornar o material recarregável com hidrogênio.

Os materiais a serem processados são colocados em um recipiente de aço de alta resistência, misturado com esferas de aço, uma técnica utilizada para o processamento de minérios. O recipiente é sacudido vigorosamente e a energia mecânica transferida para o material altera sua cristalinidade. Essa transferência de massa eventualmente quebra os sólidos e libera hidrogênio.

Nanoestruturação

Um último ingrediente que os pesquisadores usarão na próxima fase de sua pesquisa é chamado nanoestruturação. O químico Victor Lin, outro participante do grupo, desenvolveu uma forma de utilizar poros em nanoescala em um polímero automontável como molde para controlar com precisão o tamanho das partículas de material que serão submetidas ao processo de moagem.

Partículas menores têm energias de superfície mais altas e este pode ser um fator decisivo na alteração do equilíbrio termodinâmico. Diminuir o tamanho das partículas para apenas alguns nanômetros de diâmetro também reduz as distâncias nas quais se dão os transportes de massa, ampliando a cinética - a taxa das reações - de sistemas hidreto-hidrogênio complexos.

Combinando todas as técnicas, os cientistas esperam chegar a uma série de materiais - candidatos sérios ao posto de combustível sólido para automóveis. Mas eles afirmam que não terão um favorito antes de três anos de trabalho.