A Equipe de Veículos Elétricos do MIT, que tem um longo histórico de construção e corrida de veículos elétricos inovadores, incluindo carros e motocicletas, em competições internacionais de nível profissional, está tentando algo muito diferente este ano: a equipe está construindo uma motocicleta elétrica movida a hidrogênio, usando um sistema de célula de combustível, como teste para novos transportes baseados em hidrogênio.

A motocicleta passou com sucesso pela primeira demonstração completa em pista de testes em outubro. Ele foi projetado como uma plataforma de código aberto que deve permitir a troca e o teste de uma variedade de componentes diferentes, e que outros possam experimentar suas próprias versões com base nos planos que a equipe está disponibilizando gratuitamente online.

Aditya Mehrotra, que lidera o projeto, é uma estudante de pós-graduação que trabalha com o professor de engenharia mecânica Alex Slocum, Walter M. May e A. Hazel May Chair in Emerging Technologies. Mehrotra estava estudando sistemas de energia e também gostava muito de motocicletas, diz ele, “então tivemos a ideia de uma bicicleta movida a hidrogênio. Fizemos um estudo de avaliação e pensamos que isso poderia realmente funcionar. Nós [decidimos] tentar construí-lo.”

Os membros da equipe dizem que, embora os carros movidos a bateria sejam uma bênção para o meio ambiente, eles ainda enfrentam limitações de autonomia e têm problemas associados à mineração de lítio e às emissões resultantes. Assim, a equipa estava interessada em explorar os veículos movidos a hidrogênio como uma alternativa limpa, permitindo veículos que pudessem ser reabastecidos rapidamente, tal como os veículos movidos a gasolina.

Ao contrário dos projetos anteriores da equipe, que faz parte do MIT desde 2005, este veículo não participará de corridas ou competições, mas será apresentado em diversas conferências. A equipe, composta por cerca de uma dezena de estudantes, está trabalhando na construção do protótipo desde janeiro de 2023. Em outubro apresentaram a bicicleta no Hydrogen Americas Summit, e em maio viajarão para a Holanda para apresentá-la no World Hydrogen Summit. Além das duas conferências sobre hidrogênio, a equipa planeia mostrar a sua bicicleta no Consumer Electronics Show, em Las Vegas, este mês.

“Esperamos usar este projeto como uma oportunidade para iniciar conversas sobre sistemas de 'pequenos hidrogênio' que poderiam aumentar a procura, o que poderia levar ao desenvolvimento de mais infraestruturas", diz Mehrotra. "Esperamos que o projeto possa ajudar a encontrar novos e aplicações criativas para o hidrogênio.” Além destas demonstrações e da informação online que a equipa fornecerá, acrescenta, estão também a trabalhar para publicar artigos em revistas acadêmicas descrevendo o seu projecto e as lições aprendidas com ele, na esperança de causar “um impacto na indústria energética”.

A motocicleta foi tomando forma ao longo do ano, peça por peça. “Conseguimos alguns patrocinadores da indústria para doar componentes como a célula de combustível e muitos dos principais componentes do sistema”, diz ele. Eles também receberam apoio da MIT Energy Initiative, dos departamentos de Engenharia Mecânica e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e do MIT Edgerton Center.

Os testes iniciais foram realizados em um dinamômetro, uma espécie de esteira instrumentada que Mehrotra descreve como “basicamente uma estrada simulada”. O veículo utilizou bateria durante seu desenvolvimento, até que a célula de combustível, fornecida pela empresa sul-coreana Doosan, pudesse ser entregue e instalada. O espaço que o grupo utilizou para projetar e construir o protótipo, sede da Equipe de Veículos Elétricos, fica no Edifício N51 do MIT e está bem preparado para fazer testes detalhados de cada um dos componentes da bicicleta à medida que ela é desenvolvida e integrada.

Elizabeth Brennan, estudante sênior em engenharia mecânica, diz que se juntou à equipe em janeiro de 2023 porque queria ganhar mais experiência em engenharia elétrica, “e eu realmente me apaixonei por isso”. Ela diz que os membros do grupo “realmente se importam e estão muito entusiasmados por estar aqui e trabalhar nesta bicicleta e acreditar no projeto”.

Brennan, que é o líder de segurança da equipe, tem aprendido sobre os métodos de manuseio seguro necessários para o combustível de hidrogênio da moto, incluindo os tanques e conectores especiais necessários. A equipe inicialmente usou um motor elétrico disponível comercialmente para o protótipo, mas agora está trabalhando em uma versão melhorada, projetada do zero, diz ela, “o que nos dá muito mais flexibilidade”.

Como parte do projeto, os membros da equipe estão desenvolvendo uma espécie de livro didático que descreve o que fizeram e como realizaram cada etapa do processo de projeto e fabricação desta bicicleta elétrica com célula de combustível a hidrogênio. Ainda não existe tal motocicleta como produto comercial, embora alguns protótipos tenham sido construídos.

Esse tipo de guia para o processo “simplesmente não existe”, diz Brennan. Ela acrescenta que “muito do desenvolvimento de tecnologia para o hidrogênio é feito em simulação ou ainda está em fase de protótipo, porque desenvolvê-lo é caro e é difícil testar esse tipo de sistema”. Um dos objetivos da equipe para o projeto é disponibilizar tudo como um design de código aberto, e “queremos fornecer esta bicicleta como uma plataforma para pesquisadores e para a educação, onde os pesquisadores possam testar ideias em locais com restrições de espaço e financiamento. ambientes.”

Ao contrário de um projeto construído como um produto comercial, diz Mehrotra, “nosso veículo é totalmente projetado para pesquisa, para que você possa trocar componentes e obter dados reais de hardware sobre a qualidade de seus projetos”. Isso pode ajudar as pessoas a trabalhar na implementação de suas novas ideias de design e ajudar a impulsionar a indústria, diz ele.

Os poucos protótipos desenvolvidos anteriormente por algumas empresas eram ineficientes e caros, diz ele. “Até onde sabemos, somos a primeira motocicleta [com célula de combustível] totalmente de código aberto, rigorosamente documentada, testada e lançada como plataforma no mundo. Ninguém mais fez uma motocicleta e a testou no nível que nós, e documentou a ponto de alguém poder realmente pegá-la e escalá-la no futuro, ou usá-la em pesquisas.”

Ele acrescenta que “no momento, este veículo é acessível para pesquisa, mas ainda não é acessível para produção comercial porque a célula de combustível é um componente muito grande e caro”. A Doosan Fuel Cell, que forneceu a célula de combustível para o protótipo da bicicleta, produz células de combustível relativamente pequenas e leves, principalmente para uso em drones. A empresa também produz sistemas de armazenamento e entrega de hidrogênio.

O projeto continuará a evoluir, diz Annika Marschner, membro da equipe, estudante do segundo ano de engenharia mecânica. “É uma coisa contínua e, à medida que a desenvolvemos e fazemos mudanças, tornando-a uma bicicleta mais forte e melhor, ela continuará a crescer ao longo dos anos, espero”, diz ela.

Embora a Equipa de Veículos Elétricos se tenha concentrado até agora em veículos movidos a bateria, Marschner afirma: “Neste momento estamos a olhar para o hidrogênio porque parece ser algo que tem sido menos explorado do que outras tecnologias para fazer transporte sustentável. Então, parecia algo emocionante para nós oferecer nosso tempo e esforço.”

Fazer tudo funcionar foi um processo longo. A equipe está usando o quadro de uma motocicleta de 1999, com muitas peças personalizadas adicionadas para apoiar o motor elétrico, o tanque de hidrogênio, a célula de combustível e o trem de força. “Fazer com que tudo caiba no quadro da moto é definitivamente algo em que tivemos que pensar muito porque o espaço lá é muito limitado. Então, foi necessário tentar descobrir como montar as coisas de maneira inteligente para que não houvesse conflitos”, diz ela.

Marschner diz: “Muitas pessoas realmente não imaginam que a energia do hidrogênio seja algo que está por aí sendo usado nas estradas, mas a tecnologia existe”. Ela ressalta que a Toyota e a Hyundai têm veículos movidos a hidrogênio no mercado e que existem alguns postos de combustível de hidrogênio, principalmente na Califórnia, no Japão e em alguns países europeus. Mas obter acesso ao hidrogênio, “para o consumidor médio da Costa Leste, é um enorme, enorme desafio. A infraestrutura é definitivamente o maior desafio atualmente para os veículos a hidrogênio”, diz ela.

Ela vê um futuro brilhante para o hidrogénio como combustível limpo para substituir os combustíveis fósseis ao longo do tempo. “Acho que tem um potencial enorme”, diz ela. “Acho que um dos maiores desafios no avanço da energia do hidrogénio é conseguir realmente desenvolver estes projetos de demonstração e mostrar que estas coisas podem funcionar e que podem funcionar bem. Então, estamos muito entusiasmados em levar isso adiante.”