Energia

O "Hy" em Hy-wire vem de hydrogen (hidrogênio), o combustível padrão de um sistema de célula-combustível. Assim como nas pilhas, as células-combustível têm um terminal negativo e um positivo que impulsionam uma carga elétrica através de um circuito conectado às suas extremidades. Elas também se assemelham às pilhas pelo fato de gerar eletricidade a partir de uma reação química. Mas ao contrário das pilhas, você pode recarregar uma célula -combustível adicionando combustível químico - nesse caso, hidrogênio de um tanque de bordo e oxigênio da atmosfera.

A idéia básica é usar um catalisador para dividir a molécula de hidrogênio (H2) em dois prótons H (H+, átomos de hidrogênio com carga positiva) e dois elétrons (e-). O oxigênio no cátodo (carregado com carga positiva) da célula-combustível atrai os íons H+ do ânodo através de uma membrana de troca de prótons, mas bloqueia a passagem de elétrons. Os elétrons (que têm carga negativa), são atraídos até os prótons (que têm carga positiva) do outro lado da membrana, mas precisam se mover através do circuito elétrico para chegar até lá. Os elétrons em movimento geram a corrente elétrica que alimenta os vários dispositivos ligados ao circuito, como motores e o sistema de computador. No cátodo da célula, o hidrogênio, o oxigênio e os elétrons livres combinam-se para formar água (H2O), o único produto que o sistema emite (Veja Como funcionam as células-combustível para maiores informações).

Em uma célula-combustível de hidrogênio, um catalisador quebra as moléculas de hidrogênio no ânodo em prótons e elétrons. Os prótons movem-se pela membrana de troca, em direção ao oxigênio no cátodo e os elétrons caminham por um fio entre o ânodo e o cátodo. No cátodo, o hidrogênio e o oxigênio combinam-se para formar água. Muitas células são conectadas em séries para mover uma carga substancial pelo circuito.

Uma célula-combustível sozinha libera pouca energia, então é necessário combinar várias células em uma bateria para conseguir um bom resultado no processo. A bateria de células-combustível no Hy-wire é feita de 200 células individuais conectadas em séries que, em conjunto, geram 94 kilowatts de energia contínua e 129 kilowatts de pico de energia. A bateria de células compacta (mais ou menos do tamanho do gabinete de um PC) é refrigerada por um sistema de radiador comum, alimentado pelas próprias células-combustível.

Foto cortesia da General Motors Os tanques de hidrogênio e a bateria de célula-combustível no Hy-wire

Este sistema gera corrente contínua que varia de 125 a 200 volts, dependendo da quantidade de dispositivos ligados ao circuito. O controlador do motor aumenta essa corrente para 250 a 380 volts e a converte para corrente alternada para fazer funcionar o motor elétrico trifásico que faz girar as rodas (semelhante ao sistema usado em carros elétricos convencionais).

A função do motor elétrico é aplicar torque ao eixo das rodas dianteiras para fazê-las girar. A unidade de controle varia a velocidade do carro ao aumentar ou diminuir a carga de energia aplicada ao motor. Quando o controlador aplica carga máxima a partir da bateria de célula-combustível, o rotor do motor gira a 12 mil rotações por minuto, gerando torque de 22 quilogramas-metro. Uma engrenagem planetária de um estágio, com uma proporção coroa-pinhão de 8,67:1, aumenta o torque para aplicar um máximo de 190 quilogramas-metro em cada roda. É torque suficiente para mover o carro que pesa 1.905 kg a uma velocidade de 160 km/h em uma superfície plana. Motores elétricos menores manobram as rodas para fazer curvas e discos de freio controlados por eletricidade fazem o carro parar.

Foto cortesia da General Motors O Hy-wire visto de outro ângulo

O hidrogênio gasoso necessário para alimentar este sistema é armazenado em três tanques cilíndricos, que juntos pesam 75 kg. Os tanques são feitos de material composto de carbono com a força estrutural necessária para conter gás hidrogênio de alta pressão. Os tanques do modelo atual comportam cerca de 2 kg de hidrogênio a uma pressão equivalente a 350 bars. Em modelos futuros, os engenheiros do Hy-wire esperam aumentar o limite de pressão para 700 bars, o que expandiria a capacidade de combustível do carro, ampliando sua autonomia.

Por último, a GM espera diminuir a bateria de célula-combustível, os motores e os tanques de armazenagem de hidrogênio o suficiente para reduzir a espessura do chassi de 28 cm para 15 cm. Esta "prancha de skate" mais compacta, permitiria ainda mais flexibilidade no design da carroceria.

Números do Hy-wire Velocidade máxima: 161 km/h Peso: 1.898 kg Comprimento do chassi: 4,3 metros Largura do chassi: 1,67 metro Espessura do chassi: 28 cm Rodas: liga leve com 8 raios Pneus: 51 cm (dianteiros) e 56 cm (traseiros) Potência da célula-combustível: 94 quilowatts contínuos, 129 quilowatts de pico Voltagem da bateria de célula-combustível: 125 a 200 volts Motor: elétrico assíncrono trifásico de 250-380 volts Proteção de colisão: "zonas de colisão" (ou "caixas de colisão") dianteiras e traseiras para absorver a energia do impacto Patentes relacionadas da GM em progresso: 30 Membros da equipe GM envolvidos no design: mais de 500