HIDROGÊNIO VERDE EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA: FUNDAMENTOS TERMOQUÍMICOS, DESEMPENHO, EMISSÕES E DESAFIOS TECNOLÓGICOS

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Abstract
A crescente necessidade de reduzir a dependência dos combustíveis fósseis tem ampliado o interesse pelo hidrogênio como vetor energético e combustível para sistemas de conversão de energia. Entre as possibilidades existentes, sua utilização em motores de combustão interna apresenta características particulares, pois combina um combustível sem carbono em sua estrutura molecular com uma tecnologia mecânica amplamente consolidada. Este trabalho analisa criticamente a aplicação do hidrogênio verde em motores de combustão interna, relacionando sua produção eletrolítica às propriedades físico-químicas do H₂, à formação da mistura, à cinética de combustão, ao desempenho termodinâmico e às emissões. A análise contempla injeção direta e indireta, combustão pobre, pré-ignição, retorno de chama, detonação, recirculação dos gases de escape, injeção de água, pós-tratamento e sistemas dual-fuel. Resultados experimentais indicam que motores adequadamente desenvolvidos para H₂ podem alcançar eficiência térmica superior a 40% em determinadas configurações. A ausência de carbono no combustível praticamente elimina o CO₂ diretamente relacionado à sua oxidação, mas não impede a formação de óxidos de nitrogênio, fortemente dependente da temperatura, da razão de equivalência e da estratégia de combustão. Combinações entre mistura ultrapobre, recirculação dos gases de escape, injeção de água e tratamento catalítico têm produzido reduções expressivas de NOx sem necessariamente comprometer a eficiência. Apesar desses resultados, a análise exclusiva do motor é insuficiente para caracterizar a sustentabilidade da tecnologia. Produção eletrolítica, origem da eletricidade, compressão, armazenamento e distribuição introduzem perdas e impactos que precisam ser incorporados à avaliação.