Fonte: afdc.energy.gov
O hidrogênio (H2) é um combustível alternativo que pode ser produzido a partir de diversos recursos domésticos. Embora o mercado de hidrogênio como combustível de transporte esteja em sua infância, o governo e a indústria estão trabalhando para uma produção e distribuição limpa, econômica e segura de hidrogênio para uso generalizado em veículos elétricos com célula de combustível (FCEVs). Os FCEVs leves estão agora disponíveis em quantidades limitadas para o mercado consumidor em regiões localizadas no mercado interno e ao redor do mundo. O mercado também está se desenvolvendo para ônibus, equipamentos de manuseio de materiais (como empilhadeiras), equipamentos de apoio no solo, caminhões médios e pesados, embarcações marítimas e aplicações estacionárias. Para obter mais informações, consulte as propriedades do combustível e o Hydrogen Analysis Resource Center.
O hidrogênio é abundante em nosso ambiente. É armazenado em água (H2O), hidrocarbonetos (como metano, CH4) e outras matérias orgânicas. Um desafio de usar o hidrogênio como combustível é extraí-lo eficientemente desses compostos.
Atualmente, a reforma a vapor – combinando vapor de alta temperatura com gás natural para extrair hidrogênio – representa a maior parte do hidrogênio produzido nos Estados Unidos. O hidrogênio também pode ser produzido a partir da água por eletrólise. Isso é mais intensivo em energia, mas pode ser feito usando energia renovável, como eólica ou solar, e evitando as emissões nocivas associadas a outros tipos de produção de energia.
Quase todo o hidrogênio produzido nos Estados Unidos a cada ano é usado para refinar petróleo, tratar metais, produzir fertilizantes e processar alimentos.
Embora a produção de hidrogênio possa gerar emissões que afetam a qualidade do ar, dependendo da fonte, um FCEV movido a hidrogênio emite apenas vapor d'água e ar quente como exaustão e é considerado um veículo de emissão zero. Os principais esforços de pesquisa e desenvolvimento visam tornar esses veículos e sua infraestrutura práticos para uso generalizado. Isso levou ao lançamento de veículos leves de produção para consumidores de varejo, bem como à implementação inicial de ônibus e caminhões médios e pesados na Califórnia e disponibilidade de frota nos estados do nordeste.
Saiba mais sobre hidrogênio e células de combustível no Hydrogen and Fuel Cell Technologies Office.
Hidrogênio como Combustível Alternativo
O hidrogênio é considerado um combustível alternativo de acordo com a Lei de Política Energética de 1992. O interesse no hidrogênio como combustível alternativo para transporte decorre de sua capacidade de alimentar células de combustível em veículos com emissão zero, seu potencial para produção doméstica e o rápido tempo de enchimento da célula de combustível. e alta eficiência. De fato, uma célula de combustível acoplada a um motor elétrico é duas a três vezes mais eficiente do que um motor de combustão interna movido a gasolina. O hidrogênio também pode servir como combustível para motores de combustão interna. No entanto, ao contrário dos FCEVs, eles produzem emissões de escapamento e são menos eficientes. Saiba mais sobre células de combustível.
A energia em 2,2 libras (1 quilograma) de gás hidrogênio é quase a mesma que a energia em 1 galão (6,2 libras, 2,8 quilogramas) de gasolina. Como o hidrogênio tem uma densidade de energia volumétrica baixa, ele é armazenado a bordo de um veículo como um gás comprimido para atingir a autonomia dos veículos convencionais. A maioria das aplicações atuais usa tanques de alta pressão capazes de armazenar hidrogênio a 5000 ou 10000 libras por polegada quadrada (psi). Por exemplo, os FCEVs produzidos pelas montadoras e disponíveis nas concessionárias possuem tanques de 10,{14}} psi. Os distribuidores de varejo, que estão localizados principalmente em postos de gasolina, podem encher esses tanques em cerca de 5 minutos. Atualmente, os ônibus elétricos com célula de combustível usam tanques de 5,000 psi que levam de 10 a 15 minutos para encher. Outras formas de armazenar hidrogênio estão em desenvolvimento, incluindo a ligação química do hidrogênio com um material como hidreto de metal ou materiais sorventes de baixa temperatura. Saiba mais sobre o armazenamento de hidrogênio.
Dados de postos de abastecimento de hidrogênio no varejo, coletados e analisados pelo Laboratório Nacional de Energia Renovável, mostram que o tempo médio gasto para abastecer um FCEV é inferior a 4 minutos.
A Califórnia está liderando o país na construção de estações de abastecimento de hidrogênio para FCEVs. Em meados de -2021, 47 estações de varejo de hidrogênio estavam abertas ao público na Califórnia, bem como uma no Havaí, e outras 55 estavam em vários estágios de construção ou planejamento na Califórnia. Essas estações atendem a mais de 8000 FCEVs. A Califórnia continua a fornecer financiamento para a construção de infraestrutura de hidrogênio por meio de seu Programa de Transporte Limpo. A Comissão de Energia da Califórnia está autorizada a alocar até US$ 20 milhões por ano até 2023 e está investindo em 100 estações públicas iniciais para apoiar e incentivar esses veículos de emissão zero. Além disso, estão previstos 14 postos de varejo para os estados do Nordeste, alguns deles já atendendo a clientes frotistas.
Os fabricantes de veículos estão oferecendo FCEVs apenas para consumidores que vivem em regiões onde existem postos de hidrogênio. As estações não varejistas na Califórnia e em todo o país também continuam atendendo as frotas da FCEV, incluindo ônibus. Vários centros de distribuição estão usando hidrogênio para abastecer veículos de manuseio de materiais em suas operações normais. Além disso, vários anúncios foram feitos em relação à produção de veículos pesados, como caminhões de linha, que exigirão postos de abastecimento com capacidades muito maiores do que os postos leves existentes. Encontre postos de abastecimento de hidrogênio nos Estados Unidos.
