Uma e-bike movida a hidrogênio em vez de eletricidade? Não, isso não é uma utopia, mas a realidade:a especialista em gás industrial Linde desenvolveu um Pedelec de hidrogênio equipado com uma célula de combustível compacta em vez da bateria normal. Florian Freund se inspirou na invenção para sua tese de Matura:Ele desenvolveu um protótipo com o qual a e-bike a hidrogênio pode ser reabastecida com segurança no posto de abastecimento H2 no movimento do demonstrador de mobilidade da Empa.

Florian Freund, um graduado do colégio Sumatra em Zurique, já se interessava por energia desde criança - desde locomotivas a vapor em museus até energia nuclear. Mas, gradualmente, ele também desenvolveu uma consciência das desvantagens das tecnologias de energia fóssil e nuclear, especialmente os perigos da mudança climática. Isso motivou o jovem pesquisador a buscar energias alternativas para sua tese de Matura. Um tópico foi rapidamente encontrado:A tecnologia power-to-gas e de célula a combustível deve ser - e no final do trabalho algo prático deve ser criado.

Pedalar com hidrogênio

Os veículos de célula de combustível são considerados a esperança da mobilidade futura - e já estão em produção em série:No Toyota Mirai, apenas o vapor de água sai da exaustão em vez dos gases de exaustão. Na movimentação do demonstrador de mobilidade na Empa, os veículos podem ser reabastecidos com hidrogênio produzido pelo excesso de energia solar. A viagem pode continuar em poucos minutos. Uma vantagem clara sobre os veículos elétricos:se as baterias estiverem vazias, uma pausa mais longa é necessária até que estejam suficientemente carregados novamente. O mesmo problema é familiar para os condutores de e-bike:por mais prático que seja a assistência ao pedalar no uso diário - intervalos de carga mais longos também são necessários para distâncias mais longas. O hidrogênio também pode ajudar aqui?

A Linde Gas, especialista em gás com sede em Viena, desenvolveu um protótipo de e-bike equipado com uma célula de combustível e tanque de hidrogênio em vez de bateria. Um tanque cheio de 33 gramas de gás hidrogênio deve permitir um alcance de mais de 100 km. Quando Florian Freund ouviu sobre este conceito, o objetivo prático de seu trabalho surgiu rapidamente:um novo conceito de reabastecimento para a bicicleta a hidrogênio.

O cilindro de pressão da e-bike tem capacidade para um pouco mais de 1,3 litros - o que corresponde a cerca de 33 gramas de hidrogênio na pressão planejada do cilindro de 340 bar. De acordo com o conceito do fabricante, a bicicleta deve ser reabastecida com garrafas de pressão maiores. A ideia de Freund:em vez de todo proprietário de bicicleta ter que armazenar essa garrafa em casa, e-bikes também podem ser reabastecidas em postos de abastecimento de hidrogênio que foram projetados para carros, como aquele no movimento do demonstrador de mobilidade da Empa.

Contudo, isso não é tão fácil:as estações de abastecimento são projetadas para encher os tanques significativamente maiores de um veículo a hidrogênio - com um programa de reabastecimento permanentemente programado que inicialmente aciona um aumento de pressão a 440 bar de pressão, a fim de testar possíveis vazamentos e medir o existente pressão na garrafa. Somente após esse aumento de pressão inicial é que o processo normal de reabastecimento começa.

Do modelo ao protótipo

Depois de ter rejeitado alguns conceitos, Freund finalmente fez sua descoberta durante uma discussão com o pesquisador da Empa Urs Cabalzar, que apoiou o jovem pesquisador:“Percebemos que a primeira onda de pressão já era suficiente para encher a garrafa - desde que o gás não volte mais para o posto depois, "disse Freund.

Depois de algum trabalho de desenvolvimento e com o apoio do patrocinador, o especialista em sistemas de fluidos Swagelok, isso resultou no protótipo:Um regulador de pressão reduz o pico de pressão de 440 para 275 bar. Por razões práticas, este valor é inferior à pressão máxima possível do cilindro de 340 bar - o acoplamento de encaixe utilizado só pode ser utilizado até uma pressão de 275 bar. Uma válvula de retenção instalada no regulador de pressão garante que o gás não flua de volta para o posto de abastecimento. Freund também considerou o resseguro:uma válvula de escape garante que o gás seja descarregado a uma pressão muito alta. Dois medidores de pressão integrados permitem que o regulador e a válvula sejam ajustados e a pressão seja monitorada. O usuário pode conectar sua garrafa ao regulador de pressão por meio de uma mangueira e um acoplamento.

Depois que o graduado concluiu seu protótipo e o calibrou cuidadosamente, o teste de resistência foi realizado:ele o conectou ao posto de abastecimento da Empa H2 junto com a garrafa sob a supervisão do Urs Cabalzar. E o conceito resistiu à teoria; o sistema iniciou o processo de reabastecimento com o pico de pressão de teste - e em três segundos a garrafa estava cheia.

Uma tese de sucesso - mas o princípio da bicicleta a hidrogênio também é adequado para o uso diário? Florian Freund é - pelo menos por enquanto - ainda um tanto cético:"Primeiro, a tecnologia do hidrogênio teria que se estabelecer em veículos regulares para que as células de combustível se tornassem mais baratas e a infraestrutura de reabastecimento fosse suficientemente densa. Mas nada impediria o novo prazer de cavalgar. "