CAMPO DE APLICAÇÃO

[001] A presente invenção trata de um dispositivo gerador de hidrogênio em uma mistura hidrogênio/oxigênio pré-determinada, de fluxo controlado que varia com a demanda imediata de modo automático, com baixo consumo de energia e alta durabilidade dos eletrodos, para ser utilizado como otimizador da combustão e redutor da emissão de poluentes, em motores do ciclo diesel.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Devido ao seu alto poder calorífico e ao fato de que o resultado de sua combustão gera apenas vapor d'água, há muitas décadas o hidrogênio vem sendo objeto de tentativas de utilização como combustível em motores a combustão interna.

[003] O hidrogênio tem potencial para ser utilizado isoladamente como um combustível, ou para substituição parcial de outros combustíveis. A substituição parcial ou total de hidrocarbonetos, como gasolina, diesel, etanol e gás metano ou de petróleo por hidrogênio, tem o objetivo de aumentar a eficiência da reação de combustão e diminuir os produtos e intermediários da reação incompleta, com positivo impacto ambiental e diminuição do consumo total do combustível.

[004] No entanto, devido ao grande desafio em engenharia de materiais, optou-se por utilizar dispositivos geradores de hidrogênio in situ instalados junto aos motores, que convertem solução eletrolítica em hidrogênio para uso imediato.

[005] O principal limitante para o uso desses dispositivos geradores de hidrogênio tem sido o seu alto consumo de energia, o qual pode torná-lo insustentável, técnica e economicamente, quando comparado à capacidade de fornecimento de energia dos motores a combustão interna. A geração de quantidades significativas de hidrogênio, que possam ser utilizadas como substituto parcial de combustíveis em motores a explosão, requer o uso de uma quantidade de energia que, a longo prazo, não pode ser sustentada pelo conjunto alternador/baterias dos motores comerciais. Com isso, quando são instalados dispositivos geradores de hidrogênio para substituição parcial de combustíveis, a vida útil das baterias costuma ser reduzida a pouco mais do que a autonomia proporcionada por uns poucos tanques de combustível.

[006] Outro fator limitador da adoção de dispositivos geradores de hidrogênio, em motores a explosão, é a vida útil dos eletrodos. A eletrólise de água induz processos corrosivos no ânodo, resultando rápido desgaste dos eletrodos, o que obriga frequente manutenção. O que implica em perda de tempo e aumento de custos.

[007] A mistura de hidrogênio aos combustíveis pode ter duas funções importantes sobre a combustão. A primeira função, e mais óbvia, é servir como combustível. A segunda, menos óbvia e menos conhecida, é acrescentar uma proporção de átomos de hidrogênio redutor (advindos da molécula de H2) à mistura carburante. A mistura hidrogênio/combustível em quantidades corretas otimiza a combustão, tornando-a mais completa e permitindo que 0 motor converta uma maior proporção da energia calorífica em força motriz. A reação de combustão mais completa reduz 0 consumo de combustível por unidade de trabalho motriz realizado pelo motor, com menor formação de intermediário e compostos parcialmente oxidados, 0 que reduz a emissão de poluentes.

[008] Para cumprir apenas a sua segunda função, de acrescentar uma certa quantidade de hidrogênio redutor à mistura combustível, a quantidade necessária de hidrogênio é muito menor que a necessária para 0 seu uso como combustível. Neste contexto, a quantidade adequada de gás hidrogênio admitido junto ao combustível já desempenha 0 importante papel de otimizar a reação de combustão, com diretas implicações à eficiência da reação e emissão de poluentes.

[009] Na forma de gás, 0 hidrogênio (H2) está na forma reduzida e não em sua forma oxidada (como na água, H2O), de modo que este gás participa da reação de combustão. Já nos hid roca rbonetos, 0 carbono está na forma reduzida (carbonos ligados à hidrogênio), então 0 carbono é que participa da reação de combustão. Somente na forma reduzida, a reação de carbono ou hidrogênio com 0 oxigênio é exotérmica. Ou seja, 0 hidrogênio dos hidrocarbonetos não contribui para a explosão e para formação de calor nos motores a explosão. No entanto, a temperatura de combustão e a velocidade de queima do hidrogênio são maiores do que as dos hidrocarbonetos, 2 e 9 vezes maior que a do diesel respectiva mente, de forma que, teoricamente, a adição de hidrogênio na forma reduzida tem potencial de melhorar a eficiência de combustão dos hid roca rbonetos nos motores a combustão interna.

[0010] O hidrogênio apresenta alta inflamabilidade em uma ampla variação de misturas com oxigênio. Isso acontece porque ele requer uma baixa energia de ignição, de forma que o mero contato com partes quentes do cilindro, com temperatura superior a 60°C, pode gerar a sua ignição. Apesar da baixa temperatura de ignição, a sua temperatura de combustão é alta, o que promove uma maior taxa de compressão, a qual está diretamente relacionada a maior eficiência energética do motor. A alta inflamabilidade seria um defeito do hidrogênio, pois pode disparar a combustão da mistura antes da hora, ou seja, antes da câmara de combustão fechar. Potencial mente, danificando o funcionamento e a durabilidade do sistema de válvulas. Por outro lado, a maior temperatura de combustão gera maior taxa de compressão, que é uma das vantagens da adição de hidrogênio à mistura carburante.

[0011] O hidrogênio apresenta maior difusividade durante a combustão, quando comparado aos hid roca rbonetos. Dessa forma, a mistura de hidrogênio aos hidrocarbonetos tem o potencial de homogeneizar a mistura do combustível com o ar e uniformizar a distribuição de concentração da mistura carburante na câmara de combustão.

[0012] A maior emissão de fuligem e gases poluentes nos motores diesel é decorrência da queima incompleta do combustível, que produz intermediários e produtos parcialmente oxidados. A heterogeneidade da distribuição de concentração do combustível na câmara de combustão cria zonas mais densas e menos densas, comprometendo a homogeneidade de consumo da mistura carburante, o que induz combustão incompleta. Por esse motivo, a adição do hidrogênio assiste à homogeneização da mistura carburante, com potencial de tornar a combustão mais completa, aumentando a eficiência em conversão de energia térmica em força motriz e reduzindo a emissão de fuligem e gases poluentes.

[0013] Adicionalmente às condições termodinâmicas inescapáveis, como a operação entre temperaturas diferentes como um derivado do ciclo de Carnot, a maioria dos motores a combustão interna apresenta baixa taxa de eficiência de conversão da energia térmica em energia motriz devido à combustão incompleta, limitando a eficiência a valores inferiores a 43%. Daí decorre o fato de emitirem resíduos poluentes da combustão. Tanto resíduos sólidos, como a fuligem, como gasosos, como o NO _X , CO, SO2, etc.

[0014] O principal motivo para a combustão ser incompleta é a desuniformidade da mistura dos combustíveis com 0 oxigênio do ar e a distribuição desuniforme da mistura combustível pela câmara de combustão. De forma que a combustão ocorre por zonas distintas dentro da câmara de combustão, gerando resíduos diferentes em cada fase do processo. Isso acontece porque 0 oxigênio comburente presente no ar da mistura é consumido de forma desuniforme. Na verdade, ao invés de uma única combustão uniforme que consuma toda a mistura injetada na câmara de combustão, ocorrem diversas combustões distintas, com temperaturas, consumo de oxigênio e eficiências diferentes. O que gera uma combustão média incompleta e, consequentemente, a emissão de uma série de substâncias oriundas da combustão incompleta. Ao invés de somente água e gás carbônico, que seriam as emissões teóricas de uma combustão completa.

[0015] A disseminação do uso de turbo compressores nos motores a combustão interna, os quais enriquecem em oxigênio a mistura carburante, aumentou ainda mais a necessidade de aumentar a proporção de hidrogênio na reação de combustão, uma vez que 0 ar atmosférico praticamente não contém hidrogênio e a mistura se torna ainda mais rica em oxigênio. Nesse caso, 0 gás hidrogênio teria a função de aumentar a homogeneidade da mistura, devido à alta velocidade de sua chama e a sua maior temperatura de combustão. Na prática, sua queima homogeneizará a mistura carburante e uniformizará a sua distribuição na câmara de combustão, de forma a tornar a combustão mais completa.

[0016] Cada nova geração de motores procura tornar mais homogênea a mecânica da mistura do combustível hidrocarboneto com 0 ar e tornar mais uniforme a sua dispersão na câmara de combustão. Neste contexto, potencial de melhora de combustão proporcionado por uma determinada quantidade de hidrogênio em um motor diesel classe Euro II é maior do que num Euro III, para 0 mesmo consumo de combustível do motor; e assim por diante.

[0017] Muitos estudos já foram feitos para avaliar a utilização do hidrogênio como substituto parcial, ou mesmo aditivo, de hid roca rbonetos e álcoois utilizados como combustíveis, tais como diesel, gasolina, etanol e gás de petróleo. Todos estes estudos utilizaram concentrações de 3 a 30% de hidrogênio na mistura combustível. Aparentemente, talvez não tenham sido feitos testes com menos de 3% de concentração por suporem que seu efeito seria insignificante. Também não utilizaram mais do que 30%, talvez por suporem que tal concentração seria técnica e economicamente inviável, devido à elevada demanda de energia para a geração de hidrogênio, à alta temperatura a que o motor seria submetido e à necessidade de armazenar grandes quantidades do gás.

[0018] A grande maioria destes estudos mostrou resultados inconclusivos ou instáveis, técnica e economicamente, lançando dúvidas sobre a viabilidade de se adicionar o hidrogênio aos hid roca rbonetos combustíveis. Pois não há linearidade de resultados conforme varia a concentração de hidrogênio na mistura. Ou seja, os resultados dos estudos não mostram uma relação clara da eficiência do motor em função do aumento da concentração de hidrogênio na mistura. Isso pode acontecer devido à outras variáveis importantes, como concentração de oxigênio, arquitetura da câmara de combustão e homogeneidade da mistura injetada, que passam a atuar como limitadores da eficiência da combustão. Parte dessa inconsistência de resultados práticos se deve a fatores como topografia da pista, temperatura e umidade do ar e trepidação do motor.

[0019] A quantidade de hidrogênio a ser injetada na mistura carburante pode ser medida em mililitros/minuto por litro/hora de combustível. O que pode ser uma tarefa complexa, uma vez que se trata de um gás que é produzido e injetado simultaneamente ao ar de admissão. Por outro lado, há uma correlação direta entre a quantidade de hidrogênio produzida e a energia necessária à sua produção. Assim, uma forma alternativa e mais prática de medir a quantidade de hidrogênio produzida e injetada no ar de admissão, seria através da energia consumida pelo dispositivo gerador utilizado. Como a capacidade de produção de hidrogênio, assim como a energia, de cada dispositivo é proporcional ao consumo de combustível do motor, a medição da taxa de injeção de hidrogênio na mistura também pode ser definida em energia (W)/consumo de combustível (l/h).

[0020] É do conhecimento dos inventores a patente US 10 253 685 B2 09/04/2019, que trata da utilização de hidrogênio para motores a combustão. [0021] É do conhecimento dos inventores a patente US 2017/0254259 Al 07/09/2017, que trata da utilização de hidrogênio para motores a combustão.

[0022] É do conhecimento dos inventores a patente conforme certificado da VCA (E-ll- 10R-058662), que trata da utilização de hidrogênio para motores a combustão.

[0023] O estado da técnica compreende muitas invenções que diferem da presente invenção nos seguintes aspectos:

1- a grande maioria das invenções é para motores a gasolina, sendo a presente invenção para motores diesel. Ou seja, a presente invenção precisa ser complementada para motores a gasolina.

2- na forma em que foram apresentadas, a grande maioria delas é inviável técnica e economicamente, o que pode justificar a inexistência de produto comercial originado delas - pelo menos de conhecimento destes inventores.

3- a grande maioria utiliza eletrodos na forma de placas, que é uma concepção diferente da presente invenção que utiliza eletrodos no formato de hastes. Os eletrodos em forma de hastes simplificam a manutenção, resumindo-se a apenas um procedimento de limpeza facilitado, excluindo a necessidade do uso de limpeza química e desacopla mento dos eletrodos do material suporte, como do cabeçote no presente caso.

4- em alguns casos se utiliza cátodo e ânodo confeccionados por materiais diferentes, impossibilitando a inversão de polaridade e demandando, teoricamente, uma membrana ou diafragma de separação dos compartimentos.

5- aqueles documentos que apresentam a possibilidade de inversão de polaridade para cátodo e ânodo de mesma composição, o fazem apenas para o momento em que o veículo é ligado, e não de maneira pré-estabelecida e periódica, visando o aumento da estabilidade dos eletrodos.

6- a maioria utiliza composição não definida da mistura de gases, limitando-se a assumir a composição teórica de 2:1 (HziOz) nos cálculos termodinâmicos, enquanto o dispositivo segundo a presente invenção promove a eletrólise da água para formação de l- Oz em proporções pré-estabelecidas, preferencial mente em 65:35 (HziOz) de modo constante, com controle da variação de fluxo. Esta racionalização permite acessar os valores teóricos de demanda para o motor de modo acurado. 7- a maioria dos documentos apresentam complexos sistemas de sensoriamento sem detalhamento da influência da variável na produção de gases. A presente invenção possui um sistema de sensoriamento eletrônico de topografia e rotação, os quais automaticamente respondem com aumento ou diminuição do fluxo da mistura de gases em função da demanda.

[0024] O documento US 2013061822 reporta um sistema e método de aprimoramento de motor que utiliza hidrogênio como um catalisador de combustão dentro de um motor de combustão interna, o hidrogênio sendo preferencial mente obtido e/ou reabastecido a partir de um fornecimento de gás HHO alimentando às câmaras de combustão do motor, e sendo localizado em locais intersticiais nas paredes das câmaras de combustão. O documento não especifica a composição da mistura hidrogênio/oxigênio, se limitando à composição teórica de 2:1 (HziOz). O documento também não especifica os tipos de eletrodos utilizados. O documento também não especifica com detalhes quais as variáveis sensíveis à ação do controlador que regula a diferença de potencial aplicado no eletrolisador. O documento indica a opção de instalar um controlador capaz de alternar a polaridade dos eletrodos, e além de não ser mandatório, a troca aconteceria apenas quando a cada vez que o veículo é ligado.

[0025] O documento US 10253685 reporta um método de redução de gases poluentes e economia de combustível devido à admissão de uma mistura de hidrogênio/oxigênio. O documento trata de um sistema de monitoramento e ajuste manual, parcialmente automático ou automático da admissão da mistura de gases. O documento não descreve detalhadamente o eletrolisador, tampouco seus componentes. Adicionalmente, este documento não explora detalhadamente a resposta da variação de fluxo e composição da mistura de gases frente às variáveis operacionais.

[0026] O documento CN 103789785 ensina um dispositivo de eletrólise de água para produção de uma mistura hidrogênio/oxigênio para um motor de combustão interna, caracterizado por: uma célula eletrolítica, um interruptor de abertura geral e um componente de detecção de controle. A célula é composta por um cátodo de grafite e um ânodo de liga de titânio separados por um dispositivo separador. O eletrolisador é muito bem descrito e deixa claro que se trata de um dispositivo de dois compartimentos independentes, um cátodo contendo o catolito e um ânodo contendo o anolito, soluções essas que devem ter preferencialmente o mesmo pH, a depender do tipo de separador permeável a íons utilizado, caso exista. O uso de liga de titânio como ânodo aumenta a estabilidade do catalisador em solução aquosa, como previsto em diagramas de Pourbaix. No entanto, o uso de eletrodos de composições diferentes impede a troca de polaridade e torna imperativo o uso de um separador, que pode aumentar o custo de manutenção do dispositivo, bem como impor adicionais polarizações por queda ôhmica.

PROBLEMA RESOLVIDO

[0027] A presente invenção foi desenvolvida para solucionar problemas do estado da técnica de forma a torná-la viável técnica e economicamente:

1- a invenção apresenta alta vida útil dos eletrodos. O estado da técnica indica eletrodos que só duram algumas poucas dezenas de horas, pois há oxidação do ânodo e corrosão catódica no cátodo, além da deposição de óxidos de minerais, contidos na solução, sobre os eletrodos, inutilizando-os e exigindo constantes trocas dos eletrodos do dispositivo. A presente invenção resolve este problema com a alternância contínua e periódica de polaridade dos eletrodos (milhares de vezes ao dia), de forma a evitar a deposição dos óxidos metálicos sobre os eletrodos e ainda reduzindo os óxidos formados sobre o eletrodo que trabalhou como ânodo no ciclo prévio. Esse controle é feito pelo módulo eletrônico que controla o dispositivo. Com isso, podemos utilizar eletrodos cilíndricos a base de aço inox, em diferentes ligas e ainda manter a estabilidade por 300 horas técnicas ininterrupta mente trabalhadas.

2- o aumento de temperatura é condição termodinâmica inescapável para produção moderada de gases via eletrólise de água (dezenas de mL/min de fluxo), o que demanda sistema adicional de arrefecimento para impedir a ebulição da solução eletrolítica ou demanda o uso de sensores e lógica para interrupção de produção de gases em determinadas temperaturas. A presente invenção supera esta limitação com instalação estratégica de aletas trocadoras de calor na parte externa da célula e com dimensionamento que homogeneíza a distribuição de temperatura em seu interior.

3- a dificuldade em identificar a composição dos gases formados pela eletrólise de água leva boa parte das invenções a utilizarem 2:1 como produção de HziOz. O uso da proporção teórica leva a possíveis erros na predição da demanda e consumo de energia do motor. Neste contexto, esta invenção utiliza um conjunto otimizado de eletrodos, tempo de troca de polaridade, solução eletrolítica e potencial aplicado para produzir fluxo constante de uma mistura enriquecida de hidrogênio em proporção constante de HziCh; preferencialmente 65:35, valores determinados por cromatografia gasosa com amostragem em tempo real por 300 h. A produção da mistura de gases de composição conhecida e constante assegura o cálculo acurado do balanço de massa e energia.

4- Outro problema que inviabiliza os dispositivos geradores de hidrogênio é o elevado consumo de energia, que reduz a vida do alternador/bateria do motor. O módulo eletrônico de controle do dispositivo segundo a presente invenção controla o consumo de energia conforme as condições operacionais do motor, levando em consideração a rotação do motor e a topografia da pista (declividade), consumindo energia somente quando necessário. Além disso, o consumo máximo do dispositivo é inferior à capacidade extra do motor, equivalente a um rádio de ouvir música.

5- A quantidade injetada da mistura de hidrogênio:oxigênio, na proporção de 65%:35%, é adequada, em volume/volume, da ordem de 9% do volume de diesel consumido (hidrogênio e oxigênio são gasosos e diesel é líquido), de forma que foi otimizado o resultado econômico, com a energia disponível e a vida útil dos eletrodos.

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[0028] Foi desenvolvido um dispositivo/eletrolisador gerador de hidrogênio para melhorar a combustão de diesel em motores de combustão interna que atendesse aos seguintes requisitos:

- apresentasse viabilidade técnica, pois a quantidade de hidrogênio a ser acrescentada fosse compatível com a quantidade de energia que pudesse ser dedicada pelo conjunto alternador/bateria dos motores dos veículos, sem afetar o seu rendimento e nem a vida útil das baterias;

- tivesse os problemas de aquecimento parcialmente mitigados, com uso de trocadores de calor de baixo custo, evitando a necessidade de interrupção da produção de gases e ainda que controlasse a temperatura do gerador com aplicação de potencial adequados e com controle da corrente de saída, evitando a ignição do hidrogênio no gerador; - fosse capaz de evitar os efeitos indesejáveis de sua alta inflamabilidade, isto é, o disparo antecipado da combustão. Para isto, a injeção de hidrogênio na mistura é feita em quantidade adequada, apenas suficientes para ajudar a homogeneizar a mistura carburante e contribuir para uniformizar a sua distribuição e queima na câmara de combustão;

- apresentasse composição constante da mistura de gases por pelo menos 300 h;

- apresentasse uma melhora na sua vida útil e na eficiência dos eletrodos, mantendo o sistema estável por pelo menos 300 h; e

- promovesse uma otimização da queima nos motores de ciclo diesel, com menor produção de resíduos da combustão e consequentemente menor contaminação do óleo lubrificante e menor quantidade de emissão de gases poluentes para a atmosfera.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0029] As figuras a seguir ilustram a invenção sobre diversos aspectos:

[0030] Figura 1: apresenta a estrutura do eletrolisador de água feito de alumínio composto por um cabeçote, dois eletrodos e uma célula desenhada para receber um eletrólito, com aletas trocadoras de calor na parede externa.

[0031] Figura 2: apresenta o conjunto detalhado do cabeçote contendo os eletrodos. [0032] Figura 3: apresenta o conjunto completo desmontado do eletrolisador de água. [0033] Figura 4: apresenta o diagrama de instalação do eletrolisador de água e do módulo eletrônico.

[0034] Figura 5: apresenta a fotografia de um exemplo de módulo eletrônico que controla a demanda de hidrogênio automaticamente e é responsável pela estabilidade dos eletrodos.

[0035] Figura 6: apresenta a fotografia de um modelo de teste de bancada, contendo uma fonte de testes, módulo eletrônico, uma célula de eletrólise e o cabeamento.

[0036] Figura 7: apresenta a fotografia aproximada de um conjunto módulo eletrônico mais fonte de tensão para testes em bancada.

[0037] Figura 8: apresenta o comportamento representativo do potencial experimentado pelo par de eletrodos do eletrolisadores em função do tempo.

[0038] Figuras 9 e 10: apresentam o comportamento representativo da corrente de entrada (esquerda) e corrente de saída (direita) dos eletrolisadores em função do tempo. [0039] Figura 11: apresenta a variação da composição dos gases, em porcentagem molar, em função do tempo de operação do eletrolisador 21NO3. As medidas foram realizadas por cromatografia gasosa e quantificadas com curva de calibração externa.

[0040] Figuras 12 e 13: apresentam a variação da composição dos gases, em porcentagem molar, em função do tempo de operação, para os eletrolisadores 21NO7 (Figura 12) e 21NO9 (Figura 13). As medidas foram realizadas por cromatografia gasosa e quantificadas com curva de calibração externa.

[0041] Figuras 14 e 15: mostram a variação da porcentagem molar de H2 (Figura 14) e razão molar HziCh (figura 15) para os três eletrolisadores em estudo, em função do tempo de operação. As medidas foram realizadas por cromatografia gasosa e quantificadas com curva de calibração externa.

[0042] Figura 16: apresenta imagens representativas de MEV da superfície do eletrodo, onde a) é a micrografia antes do processo de eletrólise, obtida com 100x de aumento; b) antes do processo de eletrólise obtida com lOOOx de aumento; c) após 406h de eletrólise, obtida com 100x de aumento; e d) após 406h de eletrólise, obtida com lOOOx de aumento. [0043] As Figuras 17 e 18 apresentam o espectro de EDX com indicações dos picos dos elementos identificados no eletrodo antes da eletrólise (0h) e depois da eletrólise (406h). [0044] A Figura 19 mostra uma imagem satélite do trecho de teste (sistema Racelogic).

[0045] A Figura 20 mostra fotos do resíduo: (a) antes e (b) depois da agitação, (c) Sementes submetidas as diferentes concentrações do resíduo nas concentrações X, X/10, X/100 e X/1000 e aos controles CN e CP.

[0046] A Figura 21 mostra as características morfológicas de células meristemáticas da AHium cepa, com divisão normal, (a) Interfase; (b) Prófase; (c) Metáfase; (d) Anáfase; (e) Telófase.

[0047] A Figura 22 mostra as características morfológicas de células meristemáticas da AHium cepa, com divisão anormal, em continuição à Figura 21. (f) Ponte cromossômica; (g) Alteração cromossômica; (h) Célula binucleada; (i) Perda cromossômica; (j) Micronúcleo; (k) Brotamento nuclear; (I) Morte celular.

[0048] A Figura 23 mostra a porcentagem de germinação das sementes tratadas com diferentes diluições do reísduo.

[0049] A Figura 24 mostra o crescimento das raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo.

[0050] A Figura 25 mostra uma imagem ilustrativa e comparativa das sementes/ raízes submetidas aos diferentes tratamentos.

[0051] A Figura 26 mostra os índices mitóticos (citotoxicidade) para tratamentos de raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo.

[0052] A Figura 27 mostra os índices de anormalidade cromossômicas (genotoxicidade) para tratamentos de raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo.

[0053] A Figura 28 mostra os índices de micronúcleo (mutagenicidade) para raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo.

[0054] A Figura 29 mostra o índice de morte celular para raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo.

DESCRIÇÃO RESUMIDA

[0055] A presente invenção tem por objeto um dispositivo gerador de hidrogênio, otimizador da combustão e redutor de emissão de poluentes em motores do ciclo diesel, capaz de produzir quantidade adequada e controlada de hidrogênio a ser injetada no motor e compreende:

- eletrolisador compreendendo solução eletrolítica aquosa e dois eletrodos, com alternância periódica de polaridade dos eletrodos e apresentar trocadores de calor em sua parte externa;

- sistema de transporte de mistura de gases contendo hidrogênio e oxigênio;

- módulo eletrônico de controle direto de tensão elétrica, com operação potenciostática e/ou com operação galvanostática ou indireta, e alternância da polaridade dos eletrodos que dependem da rotação do motor e da topografia do local; sendo que o dito dispositivo injeta uma quantidade de até 10% de uma mistura de hidrogênio:oxigênio, numa proporção variando de 50%:50% a 70%:30%, respectiva mente de hidrogênio:oxigênio, por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0056] Esta invenção trata de um dispositivo gerador de hidrogênio, otimizador da combustão e redutor de emissão de poluentes em motores do ciclo diesel, segundo a invenção, gera pequenas quantidades de hidrogênio a ser injetada no motor e compreende:

- eletrolisador compreendendo solução eletrol ítica aquosa e dois eletrodos, com alternância periódica de polaridade dos eletrodos e apresenta trocadores de calor em sua parte externa;

- sistema de transporte de mistura de gases contendo hidrogênio e oxigênio;

- módulo eletrônico de controle de tensão elétrica e alternância da polaridade dos eletrodos que dependem da rotação do motor e da topografia do local que opera potenciostatica mente, com controle direto de potencial, ou galvanostaticamente, com controle indireto de potencial a partir do controle da corrente de saída; sendo que o dito dispositivo injeta uma quantidade de até 10% de uma mistura de hidrogênio:oxigênio, numa proporção variando de 50%:50% a 70%:30%, respectiva mente de hidrogênio:oxigênio, por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume.

[0057] O dispositivo apresenta uma alternância de polaridade entre os eletrodos de uma a três vezes por minuto, preferencial mente de duas vezes por minuto.

[0058] O dispositivo gerador de hidrogênio é capaz de injetar uma quantidade de até 10%, preferencialmente de até 9%, e mais preferencial mente de até 8% e ainda mais preferencialmente 6% da mistura de hidrogênio:oxigênio, na proporção de 65:35, por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume.

[0059] Em massa/massa, a proporção entre a mistura hidrogênio:oxigênio (65%:35%) e o diesel, nesta invenção, é da ordem de 0,005:1 (5 milésimos). O tempo de manutenção do gerador foi estrategicamente engenhado para coincidir com o tempo médio de troca de óleo de um motor ciclo diesel.

[0060] O eletrolisador a base de liga de alumínio fundido apresenta aletas trocadoras de calor na parte externa.

[0061] O eletrolisador apresenta em seu interior solução eletrolítica otimizada e eletrodos catalisadores. O eletrolisador compreende dois eletrodos na mesma solução eletrolítica. [0062] A solução eletrolítica pode ser composta por diferentes concentrações de: sais, bases e um aditivo orgânico estável. Os sais promovem a mobilidade iônica, a base somada ao sal é responsável por otimizar o pH, enquanto o aditivo orgânico estável é responsável por promover coloração. A solução não tóxica apresenta diferentes formulações, otimizada para solução comercial identificada como GFNa, na qual "N" descreve a composição e "a" descreve a presença ou ausência do aditivo.

[0063] Segundo uma forma preferencial de realização da invenção, a solução eletrolítica aquosa compreende de 0,01 até 0,50 mol L ¹ de NaHCOs, 0,01 até 0,50 mol L ¹ de KOH e ainda 0,001 até 0,100 mol L ¹ de um aditivo orgânico de fórmula CieHioNzNazOySz^u ainda qualquer outro com a mesma função.

[0064] Segundo uma outra forma preferencial de realização da invenção, a solução eletrolítica compreende: 0,05 até 0,15 mol L ¹ de NaHCOs, 0,05 até 0,10 mol L ¹ de KOH e um aditivo de fórmula CieHioNzNazOySz para dar coloração alaranjada, ou qualquer outro tipo de corante com a mesma função.

[0065] Ambos, ânodo e cátodo, podem ser compostos por materiais escolhidos dentre o grupo compreendendo: metais de transição do grupo d, metais nobres ou não nobres, aço inox, vidro, polímero termofixo e carbono, ou ainda suas ligas. Preferencial mente, para ambos, se emprega aço inox ou derivados de diferentes ligas de aço inox em formatos como: hastes, helicoides ou cilindros. Preferencialmente emprega-se formato de hastes.

[0066] O dispositivo gerador de hidrogênio, otimizador da combustão e redutor de emissão de poluentes em motores do ciclo diesel, segundo a invenção pode ser empregado em motor a ciclo diesel com consumo de até 20 litros/h, sendo que um mesmo veículo pode empregar um ou mais dispositivos segundo a invenção.

[0067] Para a produção de hidrogênio e oxigênio, ou eletrólise da água, o dispositivo segundo a invenção apresenta consumo de energia inferior a 3,0 Watts/litro de diesel, sendo que este consumo depende das condições operacionais do motor.

[0068] O dispositivo gerador de hidrogênio, otimizador da combustão e redutor de emissão de poluentes em motores do ciclo diesel, segundo a invenção, contribui com o meio ambiente através da injeção no motor de quantidade até 10% da mistura de hidrogênio:oxigênio, na proporção de 65%:35%, por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume. 0 dispositivo apresenta vida útil prolongada devido à alternância periódica de polaridade entre os eletrodos imersos na solução eletrolítica do eletrolisador, com frequências que podem variar de uma à três vezes por minuto. O dispositivo apresenta troca de calor otimizada devido à presença de aletas externas em uma célula de liga de alumínio fundido. O conjunto produz fluxo de uma mistura de hidrogênio/oxigênio preferencial mente operando em proporção 65:35 (HziCh) de 10 a 50 mL/min, preferencialmente de 10 a 30 mL/min, e mais preferencial mente operando à 12,5 mL/min em média em regime estacionário e à 20 mL/min instalado no caminhão em rotação média em solo plano. A produção de gases é controlada por um módulo eletrônico sensível à topografia e rotação que opera potenciostatica mente, com controle direto do potencial aplicado, ou ga Iva nostatica mente, com controle indireto de potencial devido ao controle direto da corrente de saída.

[0069] Segundo uma forma preferencial de realização da invenção, o dispositivo gerador de hidrogênio, otimizador da combustão e redutor de emissão de poluentes em motores do ciclo diesel, origina quantidade de até 9% uma mistura de hidrogênio:oxigênio a ser injetado, por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume, e compreender:

- eletrolisador com aletas externas trocadoras de calor, contendo um cabeçote com uma saída de gás, dois eletrodos de mesma composição imersos em solução eletrolítica na parte interior;

- sistema de transporte de hidrogênio a ser injetado no sistema de admissão de ar no motor;

- módulo eletrônico de controle que compreende placa eletrônica para controlar:

(a) a tensão direta empregada na eletrólise;

(b) o tempo de alternância da polaridade dos eletrodos;

(c) o volume de hidrogênio a ser injetado no motor de forma variável;

(d) a tensão empregada na eletrólise através do controle de resistências do módulo que respondem à corrente de saída; e (e) define as condições operacionais do motor conforme sua rotação e as condições topológicas da pista, sem necessidade de conexão com a telemetria do veículo ou rede WIFI; injetando assim uma quantidade de até 9% da mistura de hidrogênio:oxigênio por litro de diesel consumido em uma relação volume/volume.

[0070] Esta invenção procurou resolver os dois principais gargalos que têm inviabilizado, técnica e economicamente, a adoção de dispositivos geradores de hidrogênio como melhoradores da combustão e redutores da emissão de poluentes em motores do ciclo diesel. Estes gargalos são a reduzida vida útil dos eletrodos envolvidos na eletrólise e o rápido comprometimento do conjunto alternador/baterias do motor.

[0071] Segundo mais uma forma de realização da invenção, o dispositivo compreende:

- eletrolisador feito em alumínio, contendo um cabeçote com uma saída para gás e aletas trocadoras de calor na parte externa; e na parte interna compreende uma solução eletrolítica aquosa com dois eletrodos de mesma composição imersos na mesma;

- sistema de transporte de hidrogênio a ser injetado no sistema de admissão de ar no motor;

- módulo eletrônico de controle que compreende uma placa eletrônica para controlar:

(a) a tensão direta empregada na eletrólise;

(b) o tempo de alternância da polaridade dos eletrodos com frequência de uma à três vezes por minuto;

(c) o volume de hidrogênio em mistura de composição constante de hidrogênio/oxigênio a ser injetado no motor de forma variável;

(d) a tensão empregada na eletrólise através do controle de resistências do módulo que respondem à corrente de saída; e

(e) define as condições operacionais do motor conforme sua rotação e as condições topológicas da pista, sem necessidade de conexão com a telemetria do veículo ou rede WIFI; injetando assim uma quantidade de até 8% da mistura de hidrogênio:oxigênio por litro de diesel consumido, na proporção em volume de 65%:35%, respectiva mente, em uma relação volume/volume. [0072] O dispositivo desta invenção injeta hidrogênio no motor de forma variável, o qual é controlado por uma placa eletrônica que define a condição operacional do motor, conforme a sua rotação e a topografia da pista, sem necessidade de conexão com a telemetria do veículo ou rede WiFi, o que propicia confiabilidade e baixo custo de operação do dispositivo. A variação na taxa de geração de hidrogênio visa prolongar a condição operacional do eletrólito e a vida útil dos eletrodos, bem como, reduzir o consumo de energia para o sistema.

[0073] Outra inovação desta invenção é a periódica e controlada alteração da polaridade dos eletrodos. A qual também é controlada pela placa do módulo eletrônico que comanda o dispositivo. Com a alteração periódica de polaridade, cada eletrodo funciona por um período como ânodo e, em seguida, por um período como cátodo. Isso ocorre milhares de vezes durante o período de funcionamento e pode ser ajustado para diferentes frequências. Esta estratégia minimiza a oxidação irreversível do ânodo, isso porque o óxido superficial é reduzido quando a polaridade é invertida, o que aumenta a estabilidade dos eletrodos e permite o uso de materiais de baixo custo, como ligas a base de aço inox. Este processo assiste a manutenção da composição físico-química dos eletrodos e da solução eletrolítica, o que possibilita a produção de gases de composição inalterada durante todo o período de operação.

[0074] Outra inovação desta invenção é a operação dual do módulo eletrônico, que pode funcionar tanto potenciostatica mente, com controle direto da tensão aplicada nos eletrodos, como galvanostaticamente, com controle indireto detensão devido à manutenção da corrente de saída. No modo galvanostático, a corrente de saída é mantida constante, e para isso, resistências inseridas no módulo eletrônico são intercambiadas automaticamente, variando a tensão para entregar a mesma corrente, tornando o fluxo de gases de saída inequivocamente constante durante todo o período de operação. O modo galvanostático ainda faz manutenção da temperatura do gerador, pois assim como o fluxo de gases, a temperatura é proporcional à corrente que flui pelo sistema.

[0075] Esta invenção é caracterizada pela injeção de quantidade adequada de hidrogênio em combustíveis a base de hidrocarbonetos, através de um dispositivo gerador de hidrogênio, para uso em motores do ciclo diesel, atendendo a pelo menos 3 dos seguintes parâmetros:

- Melhorar a combustão, tornando-a mais completa, ao proporcionar maior homogeneidade da mistura carburante e maior uniformidade de sua dispersão na câmara de combustão. Para atingir tal objetivo, o dispositivo desta invenção deve injetar de até 10% de uma mistura hidrogênio:oxigênio por litro de diesel consumido, em volume/volume.

- A mistura contendo hidrogênio e oxigênio deve ter uma proporção estequiométrica variando de 50%: 50% a 70%:30%, respectiva mente.

- Gerar hidrogênio e oxigênio com consumo de energia inferior a 3,0 Watts/litro de diesel consumido pelo motor, de modo a não afetar a vida útil do conjunto alternador/bateria dos motores e não elevar a temperatura no gerador de hidrogênio para evitar a evaporação do eletrólito.

- Ter uma vida útil do conjunto de eletrodos e do conjunto alternador/baterias superior a 300 horas técnicas de trabalho do motor.

- Proporcionar uma redução do consumo de óleo diesel superior a 7%, em motor de consumo até 8 l/h de diesel.

- Reduzir significativa mente a emissão de resíduos poluentes de motores do ciclo diesel, especial mente o material particulado e o NO _X . Para os fins desta invenção, o dispositivo deve proporcionar uma redução da emissão de material particulado maior que 60% e uma redução da emissão de NO _X maior que 50%.

[0076] Numa versão preferencial, o dispositivo gerador e injetor de hidrogênio para motores do ciclo diesel desta invenção é caracterizado por atender a pelo menos 4 dos seguintes parâmetros:

- Melhorar a combustão, tornando-a mais completa, ao proporcionar maior homogeneidade da mistura carburante e maior uniformidade de sua dispersão na câmara de combustão. Para atingir tal objetivo, o dispositivo desta invenção deve injetar uma quantidade de até 9% da mistura hidrogênio:oxigênio por litro de diesel consumido, em volume/volume.

- A mistura contendo hidrogênio e oxigênio deve ter uma proporção estequiométrica variando de 60%:40% a 70%:30%, respectiva mente. - Gerar hidrogênio e oxigênio com consumo de energia inferior a 2,5 Watts/litro de diesel consumido pelo motor, de modo a não afetar a vida útil do conjunto alternador/bateria dos motores e não elevar a temperatura no gerador de hidrogênio para evitar a evaporação do eletrólito.

- Ter uma vida útil do conjunto de eletrodos e do conjunto alternador/baterias superior a 400 horas técnicas de trabalho do motor.

- Proporcionar uma redução do consumo de óleo diesel superior a 6%, em motor de consumo de até 10 l/h de diesel.

- Reduzir significativa mente a emissão de resíduos poluentes de motores do ciclo diesel, especial mente o material particulado e o NO _X . Para os fins desta invenção, o dispositivo deve proporcionar uma redução da emissão de material particulado maior que 50% e uma redução da emissão de NO _X maior que 40%.

[0077] Numa versão ainda mais preferencial, o dispositivo gerador de hidrogênio para motores a combustão desta invenção é caracterizado por atender a cada um dos seguintes parâmetros:

- Melhorar a combustão, tornando-a mais completa, ao proporcionar maior homogeneidade da mistura carburante e maior uniformidade de sua dispersão na câmara de combustão. Para atingir tal objetivo, o dispositivo desta invenção deve injetar uma quantidade de até 8% da mistura hidrogênio:oxigênio por litro de diesel consumido, em volume/volume.

- A mistura contendo hidrogênio e oxigênio deve ter uma proporção estequiométrica de 65%: 35, respectiva mente.

- Gerar hidrogênio e oxigênio com consumo de energia inferior a 2,0 Watts/litro de diesel consumido pelo motor, de modo a não afetar a vida útil do conjunto alternador/bateria dos motores e não elevar a temperatura no gerador de hidrogênio para evitar a evaporação do eletrólito.

- Ter uma vida útil do conjunto de eletrodos e do conjunto alternador/baterias superior a 500 horas técnicas de trabalho do motor.

- Proporcionar uma redução do consumo de óleo diesel superior a 5%, em motor com consumo de até 12 l/h. - Reduzir significativa mente a emissão de resíduos poluentes de motores do ciclo diesel, especial mente o material particulado e o NO _X . Para os fins desta invenção, o dispositivo deve proporcionar uma redução da emissão de material particulado maior que 50% e uma redução da emissão de NO _X maior que 40%.

[0078] O dispositivo desta invenção é preferencial mente constituído das seguintes partes:

(a) célula eletrolítica com aletas trocadoras de calor, onde fica a solução eletrolítica. Este recipiente pode ser feito de ligas metálicas ou mesmo de vidro ou plásticos, preferencialmente de liga de alumínio fundido.

(b) par de eletrodos, sobre os quais um potencial elétrico é aplicado e pelos quais circulará a corrente elétrica durante a eletrólise da solução contida na célula eletrolítica. Estes eletrodos têm formato de hastes e são construídos de ligas ou não de metais não nobres, ligas ou não de metais do bloco d, preferencialmente de ligas a base de aço inox.

(c) módulo eletrônico que controla a tensão elétrica, diretamente em modo potenciostático ou indiretamente em modo galvanostático, utilizada na eletrólise e a alternância periódica de polaridade dos eletrodos. As duas variáveis dependem da condição operacional do motor, a qual leva em conta a rotação do motor e a topografia da pista. Ou seja, a inclinação ascendente ou descendente da pista, sem necessidade de estar conectado a telemetria do veículo ou ao sistema de WiFi.

- (d) sistema de transporte e injeção do hidrogênio no ar de admissão.

- (e) solução eletrolítica não tóxica, composta de água, sais, bases e aditivo, de forma a proporcionar máxima eficiência de eletrólise, facilitando as reações de evolução de hidrogênio e oxigênio catalisadas pelos eletrodos de modo a produzir a mistura de gases na composição pré-estabelecida.

[0079] As Figuras 1, 2 e 3, em anexo, mostram os detalhes construtivos do dispositivo gerador de hidrogênio, segundo esta invenção.

[0080] A Figura 1 ilustra o eletrolisador de água, ou gerador de hidrogênio em uma mistura com oxigênio. O gerador é composto por uma célula eletrolisador (1) de alumínio fundido com aletas trocadoras de calor na parte externa, dois eletrodos (2) a base de aço inox, podendo ser de ligas variadas, um cabeçote de alumínio (3) usinado adaptado para receber os eletrodos e um suporte de fixação em uma única peça móvel. 0 cabeçote possui buchas poliméricas especialmente desenhadas para manter o sistema termodinamicamente fechado.

[0081] A Figura 2 ilustra uma fotografia do conjunto do cabeçote do gerador (3), contendo dois orifícios (4) torneados para o encaixe do suporte de fixação, os dois eletrodos (2) a base de aço inox, podendo ser de diferentes ligas, a conexão do escape de gás (5) equipado com engate rápido e a rosca para encaixe (6) do conjunto na célula.

[0082] A Figura 3 ilustra uma fotografia do conjunto completo do eletrolisador de água. O eletrolisador (1) feito de alumínio fundido com aletas trocadoras de calor na parte externa possui um compartimento para receber o eletrólito (7). Eletrolisador que contém um cabeçote (3) de alumínio usinado com orifícios (4) torneados para receber o suporte de fixação e o par de eletrodos (2) a base de aço, podendo ser de diferentes ligas.

[0083] A Figura 4 ilustra o diagrama de instalação do eletrolisador de água e do módulo eletrônico. O eletrolisador (1) está instalado no chassis do caminhão, do lado esquerdo do passageiro, abaixo da cabine do motorista, entre o motor / radiador e o pneu, bem próximo ao painel frontal, em uma estrutura de aço. Alternativa mente, um controlador de corrente de saída (8) pode ser instalado. O módulo eletrônico (9) pode ser instalado embaixo do sofá cama, dentro da cabine, do lado esquerdo do passageiro, em uma parede interna de madeira; para aqueles caminhões que contêm as partes supracitadas. Outros locais de fácil acesso podem ser sugeridos. Outro controlador de corrente (10), de entrada, pode ser instalado. Finalmente, o dispositivo é instalado no pós chave do caminhão (11), que alimenta todo o sistema.

[0084] A Figura 5 mostra uma fotografia da parte interna de um modelo do módulo eletrônico, composto resumidamente por um módulo buck (12), capaz de controlar o potencial recebido pelo par alternador/bateria (ou pela fonte de testes) e enviado ao gerador de hidrogênio, por um microcontrolador (13) e por um regulador de tensão (14). [0085] A Figura 6 mostra uma fotografia de um conjunto de um modelo de testes. Neste exemplo, uma fonte de alimentação de tensão (15) de testes aplica uma diferença de potencial de 24 V, com resposta de corrente de 0,63 A, como resultado da conversão de potencial feito pelo módulo eletrônico (9) e aplicado nos eletrodos do gerador de hidrogênio (2), como 13,8 V, via cabeamento de testes (16). Estes valores configuram apenas um exemplo, não limitando-se a eles. A medição de corrente de testes é feita com um multímetro, com auxílio de um interruptor (17). O potencial é medido com um multímetro diretamente nos eletrodos, enquanto o fluxo de gases é medido através da conexão da mangueira de saída em um fluxímetro volumétrico calibrado para a composição específica da mistura hidrogênio/oxigênio produzido por esta invenção.

[0086] A Figura 7 mostra a fotografia aproximada de um modelo do módulo eletrônico (9), da fonte de tensão (16) e do cabeamento para testes (16) em bancada. Neste modelo de teste de bancada, a célula de eletrólise está conectada ao módulo, que está conectado à fonte de tensão.

[0087] O módulo eletrônico assegura que o sistema ligue apenas quando o motor estiver em funcionamento, controla a energia a ser fornecida ao sistema para que a produção de hidrogênio seja consistente com a demanda operacional e promove a alteração periódica da polaridade na alimentação dos eletrodos para otimizar a sua utilização e vida útil.

[0088] Os fundamentos que suportam o funcionamento desta invenção estão baseados na utilização de uma quantidade adequada de hidrogênio a ser injetada no ar de admissão, para otimizar a combustão em motores do ciclo diesel. Com isso, se visa produzir uma série de micro explosões de hidrogênio, as quais contribuem para homogeneizar a mistura combustível e uniformizar a dispersão na câmara de combustão, sem consumir partes significativas do oxigênio necessário à combustão dos hidrocarbonetos.

[0089] Por ter uma temperatura de ignição menor do que a do diesel, o hidrogênio explode um pouco antes dele. Porém, como a quantidade de hidrogênio é adequada, sua explosão não consome uma quantidade significativa de oxigênio da mistura carburante, como ocorreria se a concentração de hidrogênio fosse mais alta. Dessa forma, com a alta velocidade de difusão de sua chama ocorre uma maior homogeneização da mistura combustível (óleo diesel e oxigênio) e uma maior uniformização da sua distribuição pela câmara. Com isso, se pretende proporcionar uma combustão mais completa, com maior conversão de energia térmica do combustível em força motriz e, consequentemente, uma menor emissão de gases poluentes, fuligem e compostos parcialmente oxidados em geral. [0090] Para não comprometer a vida útil do conjunto alternador/bateria, o dispositivo desta invenção não deve consumir mais do que 3 Watts/litro de óleo diesel consumido pelo motor.

[0091] Ao promover uma otimização da queima nos motores do ciclo diesel, há menor formação de resíduos da combustão, de forma a reduzir a contaminação do óleo lubrificante. Ou seja, o dispositivo desta invenção também pode proporcionar um aumento do período de troca do óleo lubrificante e da durabilidade motor.

[0092] Segue exemplo para melhor caracterizar o escopo da invenção, não devendo o mesmo ser empregado para efeitos limitativos da invenção.

EXEMPLO

[0093] Foram realizados testes em 8 diferentes motores diesel, equipados com um ou mais dispositivos geradores/injetores de hidrogênio, conforme esta invenção. Os dispositivos utilizados foram os mesmos, dimensionados para motores de até 400 cv e consumiram até 12 Watts/hora cada um, conforme as condições operacionais do motor, captadas pelo módulo eletrônico de controle dos dispositivos testados. Dependendo da potência do motor testado foram utilizados um ou mais dispositivos, de forma que cada dispositivo atendesse até 400 cv da capacidade do motor.

[0094] As intalações nos veículos foram feitas utilizando um dispositivo gerador de hidrogênio e redutor de emissão de poluentes caracterizado por:

- eletrolisador feito em alumínio de diâmetro interno de 12,5 cm e 20,0 cm de altura, contendo aletas trocadoras de calor na parte externa, e fechada com um cabeçote com uma saída de gás conectada a uma mangueira de Nylon/tecalon de 0,6 cm de diâmetro externo conectado à câmara de admissão de ar do motor.

- dois eletrodos cilíndricos de ¹ /2 polegada com 23,0 cm de comprimento, sendo 5,5 cm de rosca separados por 5,0 cm entre centros, feito de inox 316L imersos em 2 L de eletrólito aquoso de NaHCOs de concentração 0,05 mol L’ ¹ .

- e módulo eletrônico em configuração potenciostática para controlar 13,8 V de potencial aplicado entre os eletrodos e para inverter a polaridade dos eletrodos a cada 2 minutos.

[0095] A Tabela 1 indica os equipamentos testados SEM e COM o dispositivo segundo a invenção (GF). A Tabela 1 também mostra especificações de volume e potência de cada motor, bem como o tipo de uso a que foi destinado. A tabela também informa a duração, em quilômetros rodados ou horas-máquina trabalhadas, de uso dos motores SEM e COM a ativação do dispositivo desta invenção (GF), de forma a produzir resultados estatisticamente confiáveis para serem comparados. Por fim, a tabela mostra o consumo de diesel e hidrogênio dos motores durante o período de testes.

Tabela 1 - Equipamentos Testados SEM e COM o Dispositivo GF

TABELA 1

[0096] Os resultados da Tabela 1 mostram que os motores Ml a M5 estavam instalados em caminhões comerciais de uma frota de caminhões que fazia transporte de tratores e guincho para automóveis. 0 Motor M6 estava instalado em uma pá carregadeira de uma empresa de mineração e os motores M7 e M8 eram motores estacionários.

[0097] A Tabela 2 mostra a quantidade de hidrogênio que foi injetada por litro de diesel consumido em cada motor, no período em que foi testado com o dispositivo desta invenção ativado. Pelos resultados apresentados pode-se observar que a injeção de hidrogênio, por litro de diesel consumido, variou de 1% a 8%, em volume/volume.

[0098] A Tabela 2 também mostra que a energia consumida pelo dispositivo desta invenção variou de 0,2 a 2,2 Watts/litro de diesel consumido pelo motor, quando atuando com o dispositivo (GF) ativado. Os motores Ml a M6 foram testados com apenas um dispositivo instalado, enquanto os motores M7 e M8 foram testados com 4 dispositivos instalados.

Tabela 2 - Quantidades de Hidrogênio e Eletricidade Utilizadas

(*) - mistura de hidrogênio:oxigênio, na proporção de 65%:35%.

TABELA 2

[0099] A Tabela 3 mostra a redução do consumo de diesel e da emissão de poluentes, medidos pela opacidade, pelos motores testados, quando atuando com os dispositivos desta invenção ativados.

[00100] Pelos resultados apresentados na Tabela 3, pode-se observar que a redução do consumo de diesel variou de 4,1 a 17,5%, quando atuando com os dispositivos desta invenção (GF) ativados. Fatores como tipo de trabalho executado e modernidade tecnológica dos motores são fatores que certa mente explicam as variações de redução de consumo observadas. No entanto, todos os motores testados mostraram reduções economicamente significativas de consumo de diesel, as quais viabilizam a utilização do dispositivo desta invenção.

Tabela 3 - Redução de Consumo de Diesel e de Emissão de Poluentes

TABELA 3

[00101] A Tabela 3 também mostra importantes reduções na emissão de poluentes particulados quando cada motor operava com o dispositivo ativado. A medição dessas emissões pôde ser feita pela variação da opacidade das emissões. Pelos resultados apresentados na Tabela 3, pode-se observar que a redução na emissão de poluentes particulados variou entre 40 e 98%. O que é altamente significativo.

[00102] Embora seja difícil avaliar o retorno econômico da redução das emissões de poluentes particulados, não há dúvidas de que esta é uma necessidade ambiental e que justificaria a reivindicação de uma patente verde para esta invenção. Esta invenção configura um dispositivo capaz de reduzir o consumo de combustível e de mitigar a emissão de poluentes em motores ciclo diesel.

[00103] Análise dos gases de saída e condições de operação dos eletrolisadores.

[00104] Foi avaliada a composição química da mistura de gases de saída dos eletrolisadores de que tratam este exemplo.

[00105] Esses dispositivos foram conectados individualmente a três fontes de tensão por 406 horas ininterruptas. A composição dos gases foi determinada utilizando um cromatógrafo gasoso modelo 310C da SRI Instruments. As amostras foram analisadas por detector TCD após passar por uma coluna Molecular Sieve 5A para a separação dos gases, na temperatura de 60 °C. Para cada amostragem, 50pL do gás gerado dentro do reator foi coletado usando uma seringa cromatográfica. Para correlacionar a área do pico do cromatograma de cada gás identificado com seus respectivos n° de mols, foram construídas curvas de calibração através da injeção de volumes conhecidos de gases com pureza de 99,999%. Os gases utilizados foram: mistura de t 7% em Ar e ar sintético (20% de 02 + 80% de N2), ambos de grau de pureza 5.0 (99,999%), obtidos da White Martins. Adicional mente, as células foram monitoradas quanto a corrente de entrada na fonte, corrente de saída no eletrolisador e potencial aplicado entre os eletrodos.

[00106] A morfologia e composição química relativa da superfície dos eletrodos foram investigadas utilizando um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) da marca JEOL e modelo JSM-6380LV e um sistema de Espectroscopia de Energia dispersiva de Raios-X (EDS) da marca Thermo Scientific e modelo Noran System Six acoplado ao MEV. Os eletrodos de aço foram investigados logo após 0 ensaio de estabilidade de 406h.

[00107] Análise dos gases de saída e condições de operação dos eletrolisadores [00108] Os eletrolisadores foram monitorados em constante operação por um período de 406 horas. A Figura 8 ilustra os valores de potencial aplicados pela fonte externa em função do tempo para cada um dos três eletrolisadores estudados. Nota-se que um dos dispositivos, 0 21NO7, obteve menor estabilidade temporal de tensão aplicada quando comparado com os outros estudados. Dentre os dispositivos avaliados, 0 21NO3 operou em condições mais estáveis de potencial aplicado em função do tempo. Apesar das pequenas flutuações, as fontes externas forneceram tensões médias de 9,08 ± 0,02 V, 9,05 ± 0,06 V e 9,12 ± 0,04 V para os dispositivos 21NO3, 21NO7 e 21NO9, respectivamente.

[00109] As correntes de entrada e de saída (experimentada pelos eletrodos) também foram monitoradas em função do tempo, como ilustrado nas Figuras 9 e 10. A corrente de entrada (esquerda) apresentou valores médios de 0,68 ± 0,02 V, 0,68 ± 0,02 V e 0,72 ± 0,02 A para os dispositivos 21NO3, 21NO7 e 21NO9, respectivamente. Todas as células operaram, portanto, com desvio padrão do valor médio de corrente abaixo dos 4%, 0 que é bastante aceitável. Comportamento semelhante foi observado para a corrente de saída, cujos valores médios foram de 1,50 ± 0,06 V, 1,52 ± 0,05 V e 1,57 ± 0,05 A para os dispositivos 21NO3, 21NO7 e 21NO9, respectivamente. Assim, após detalhada análise, percebeu-se que os dispositivos 21NO3 e 21NO7 operaram em condições quase idênticas de potencial aplicado, corrente de entrada e corrente de saída. O dispositivo 21NO9, apesar de também apresentar estabilidade razoável, operou em condições de corrente e tensão levemente maiores que os outros dois. Além disso, observa-se que tanto a corrente de entrada quanto a corrente de saída apresentam leve tendência de aumentar em função do tempo de operação dos dispositivos, independente de qual em específico. Este aumento de corrente pode ter relação com a temperatura interna do eletrólito, o que precisa ser melhor investigado.

[00110] Além das propriedades elétricas de operação, os eletrolisadores foram avaliados quanto aos gases produzidos em função do tempo. Foram realizadas medidas da composição dos gases a cada 24 h durante um período total de 406 h. A Figura 11 mostra os resultados obtidos para o dispositivo 21NO3, o qual apresentou produção contínua de Hz e Oz em todo 0 intervalo investigado, conforme esperado tendo em vista as equações 2 e 3. A produção inicial apresenta composição de aproximadamente 60% de H2 para 40% de O2. A produção de H2 é maior que O2 durante todo ensaio, 0 que atesta 0 efetivo uso dos eletrodos como cátodo ou ânodo durante a inversão de polarização. Apesar de uma observada instabilidade nas primeiras 144 h de operação, onde a concentração relativa de 02 aumentou de 40 para quase 54%, 0 dispositivo 21N03 estabilizou a partir desse ponto, entregando uma mistura de gases com composição quase constante e próxima de 60% de H2 e 40% de 02 (Figura 11).

[00111] A fins de comparação, as Figura 12 e 13 mostram os resultados obtidos para os dispositivos 21N07 e 21N09. Como pode ser visto, todos os três dispositivos operaram de forma estável durante as 406 h de investigação, entregando em torno de 60% de H2 e 40% de O2 na mistura de gás de escape.

[00112] A Figura 14 mostra uma comparação da porcentagem molar de H2 produzida em cada dispositivo em função do tempo. Esse resultado deixa mais evidente que 0 dispositivo 21NO3 apresentou maior instabilidade nos primeiros 06 dias de operação. Logo após esse período, todos os eletrolisadores entregaram porcentagem de H2 semelhantes em função do tempo, sem sinais de diminuição da produção de H2 para longos períodos de operação.

[00113] A composição da mistura de gases pode ser interpretada ainda pela razão molar H2/O2, como mostra a Figura 15. Neste contexto, quanto maior a razão, maior será a produção de H2 em relação a O2. Exceto para um ponto singular em 144 h para 0 dispositivo 21NO3, todos os dispositivos apresentaram a presença de razões maiores que a unidade durante 0 período de operação, garantindo a produção majoritária de H2. [00114] Análise da morfologia e da composição química elemental

[00115] Conforme apresentado em análises de microscopia eletrônica de varredura

(MEV), antes de ser utilizado para a eletrólise, 0 eletrodo apresentou superfície plana, densa e uniforme com alguns riscos paralelos gerados pelo processo de usinagem, conforme pode ser visto nas Figuras 16a e 16b. Porém, após 406 horas de funcionamento ininterrupto surgiram camadas de óxidos/hidróxidos na superfície do eletrodo (Figura 16c) e pequenas cavidades geradas por corrosão (Figura 16d).

[00116] A partir do espectro de EDX (Figuras 17 e 18 - 0h) foram identificados os seguintes elementos químicos na superfície do eletrodo antes do processo de eletrólise: Cromo (Cr), Ferro (Fe), Níquel (Ni), Molibdênio (Mo), Alumínio (Al) e Silício (Si), e ao realizar a quantificação desses elementos a partir da microanálise obtida por EDX, obteve- se as proporções percentuais constantes na Tabela 4. Por outro lado, a análise de EDX do eletrodo após 406 h de eletrólise mostrou 0 surgimento de oxigênio e sódio (Na) na composição (Tabela 4 e Figura 16). O Na veio provavelmente do eletrólito e a presença de oxigênio corrobora a formação de óxidos/hidróxidos gerados no processo de eletrólise, causada pela corrosão do aço. Além disso, considerando somente os elementos nominalmente presentes no aço (Cr, Fe, Ni e Mo), é possível notar um pequeno aumento na proporção de Cr em relação aos outros metais, indicando que 0 Cr sofreu menor desgaste por corrosão em relação aos metais Fe, Ni e Mo (Tabela 5).

[00117] As Figuras 17 e 18 apresentam 0 espectro de EDX com indicações dos picos dos elementos identificados no eletrodo antes da eletrólise (0h) e depois da eletrólise (406h).

[00118] A Tabela 4, a seguir, apresenta os elementos químicos e suas proporções atômicas encontrados na superfície do eletrodo antes e depois da eletrólise:

TABELA 4

[00119] A Tabela 5, a seguir, apresenta a proporção comparativa entre os elementos constituintes do aço (Fe, Cr, Ni e Mo) do eletrodo antes e depois da eletrólise.

TABELA 5

VALIDAÇÃO VEICULAR

[00120] Após a investigação dos componentes do eletrolisador, da operação do eletrolisador em bancada e das aplicações em diferentes veículos, o sistema foi validado por empresa idônia e ilibada do setor automobilístico, a Netz. Utilizando a Norma SAE J1321 - Fuel Consumption Test Procedure - Type II, foi determinada a diferença de consumo de combustível atinente ao uso do equipamento da Green Fuel. As medidas foram feitas utilizando dois caminhões tratores Iveco Stralis Hi Way 600S44T (6x2) idênticos e seus respectivos semi-reboques lastreados em sua condição nominal de PBTC. [00121] Um veículo chamado de Teste foi equipado com a tecnologia Green Fuel e o segundo, veículo de Controle, com a configuração original de fábrica. As principais características técnicas dos veículos de Teste e de Controle são apresentadas na Tabela 6.

TABELA 6

[00122] Os dois veículos rodaram concomitantemente durante os ensaios, na situação back to back em atendimento ao requisito da Norma SAE J1321, de forma que o veículo de Controle pudesse servir de baseline para o cálculo do consumo de combustível do veículo de Teste com e sem o equipamento Green Fuel ativado. Todas as rodagens foram realizadas com os veículos em ordem de marcha contemplando a seguinte situação: tanque cheio; reservatórios de água e Arla 32 abastecidos; estepe; ferramentas; e Motorista. Cada um dos veículos contou com a presença de um Técnico da Netz durante todas as rodagens, como Observador, com a finalidade de auxiliar os Motoristas na padronização das voltas e baterias.

[00123] Visando a obtenção de resultados mais próximos de uma operação rodoviária, a condição básica de carregamento simula o PBTC nominal do veículo. O lastro foi operacionalizado por meio de contêineres de 2.700 ft ³ carregados. A Beviani Transportes, empresa que forneceu os veículos para teste, informou os seguintes pesos para cada conjunto: Conjunto de Teste: 42.460 kg; Conjunto de Controle: 43.240 kg.

[00124] O teste foi realizado em rodovias públicas entre as cidades de Balneário Piçarras, Barra Velha e Penha, todas no estado de Santa Catarina. Foram utilizados trechos da Rodovia BR-101 (Rod. Governador Mário Covas) e Rod. João Batista Sérgio Murad. A Figura 19 mostra uma imagem satélite do trecho utilizado para o teste.

[00125] O controle dinâmico das rodagens ocorreu buscando-se a repetibilidade e uniformidade na forma de condução em cada ciclo e referidas baterias. O abastecimento foi realizado ao final de cada bateria, juntamente com a pesagem do tanque de combustível suplementar. A forma de operação dos veículos foi controlada pelo Motorista sob orientação do Técnico da Netz com a utilização do Controle de cruzeiro do veículo para a aceleração e manutenção das velocidades constantes nas retas da pista. [00126] A metodologia "Constant Speed" foi adotada para atender as avaliações do teste. As rodagens consistiram na busca da velocidade constante de 70 km/h, de forma a se obter a velocidade média operacional de 58 km/h, compatível com as operações rodoviárias da empresa fornecedora dos veículos, Beviani Transportes. Cada bateria consistiu de 60,9 quilômetros percorridos no trecho de ida e volta entre os pontos selecionados.

[00127] O critério selecionado para a aferição do consumo de combustível foi a análise gravimétrica. A apuração do consumo a partir da pesagem do combustível é o método mais eficaz em razão da precisão da balança utilizada e da exclusão do fator temperatura na medição. O peso do combustível consumido é anotado após cada bateria executada, num total de três medições válidas para cada condição do Green Fuel: ativo ou inativo. O veículo foi equipado com um tanque portátil auxiliar de 55 litros. As linhas de alimentação e retorno de combustível foram retiradas do tanque orgânico do veículo e ligadas provisoriamente ao tanque auxiliar.

[00128] Um pequeno tanque auxiliar de 10 litros foi utilizado, de forma semelhante ao modelo do combustível, para que pudessem ser efetuadas as aferições do consumo de Arla-32. Foi utilizado um equipamento NetzLog para leitura da linha CAN do veículo e registro em datalog de parâmetros de funcionamento do motor, tais como: rotação, velocidade, torque, aceleração e temperaturas de operação, na taxa de 1 segundo entre cada registro. O equipamento conta, ainda, com sistema de localização e rastrea mento, via GPS, sendo conectado diretamente na tomada OBD do veículo. Um Racelogic V-Box, navegador de performance, foi utilizado complementarmente para o levantamento e controle de acelerações e desacelerações.

[00129] Ao longo do teste, os veículos utilizaram combustível tipo Diesel S-10. Os abastecimentos ocorreram em Posto de Combustíveis comercial, localizado no km 103 da BR-101, em Balneário Piçarras, que foi selecionado como ponto de apoio para o teste.

[00130] Diariamente, antes do início das rodagens, todos os pneus foram calibrados com 120 psi. Os pneus tiveram suas medidas controladas para assegurar uma vida útil acima de 80%. As janelas dos veículos foram mantidas fechadas ao longo de todo o teste. O Controle de Cruzeiro foi utilizado para a manutenção da velocidade constante de 70 km/h.

[00131] O comparativo do consumo de combustível entre o veículo de teste com o Green Fuel ativo e inativo foi calculado para a velocidade ensaiada de 70 km/h, utilizando- se a Norma SAE J1321. A Tabela 7 apresenta as informações de rodagem e cálculo das diferenças de consumo de combustível, para o ciclo de 70 km/h, entre as situações do Green Fuel ativo x inativo. O veículo de Teste com o Green Fuel Ativado apresentou um consumo de combustível, em peso, 3,6% MENOR que o veículo de Teste com o Green Fuel Inativo.

TABELA 7

[00132] No que diz respeito ao consumo de Arla 32, a Tabela 8 mostra as informações de rodagem e cálculo das diferenças de consumo para o ciclo de 70 km/h, entre as situações do Green Fuel ativo x inativo. O veículo de Teste com o Green Fuel Ativado apresentou um consumo de Arla 32, em peso, 4,9% MENOR que o veículo de Teste com o Green Fuel Inativo.

TABELA 8

[00133] Pode-se concluir que os resultados comparativos para o ciclo de 70 km/h, adequado a uma operação rodoviária, mostraram que o veículo de Teste com o Eletrolisador da Green Fuel ativo apresenta um consumo de combustível, em peso, 3,6% MENOR que o Green Fuel inativo.

[00134] O consumo de Arla 32, em peso, também foi 4,9% MENOR com o Green Fuel ativo, entretanto o desvio padrão de cada conjunto de amostra foi muito superior aos limites permitidos pela Norma. Tal resultado pode demonstrar uma tendência mas não deve ser assumido de forma absoluta. Importante ressaltar que trata-se de uma medição secundária. Deve-se discutir a metodologia específica para a medição do consumo de Arla 32 no caso de maior acurácia requerida.

TOXICIDADE DO RESÍDUO

[00135] Como supracitado, ao final de um período de operação, o eletrólito contendo particulados suspensos compreendem o resíduo do sistema. Com intuito de compreender os efeitos do resíduo no meio ambiente, realizou-se uma análise de dados de avaliação de toxicidade ambiental, por meio do teste AHium cepa. No geral, o teste AHium cepa é amplamente reconhecido e recomendado por várias organizações nacionais e internacionais como uma ferramenta eficaz para avaliar a genotoxicidade de produtos químicos e poluentes ambientais. Por exemplo, bioensaios utilizando raízes de AHium cepa são validados pelo Programa Internacional de Bioensaios com plantas (IPPB- "International Program on Plant Bioassays") e o Programa Ambiental das Nações Unidas (UNEP- "United Nations Environment Program") como um eficiente organismo-teste para análise e monitoramento "in sitd' de contaminantes ambientais [Mutation Research, 426 (1999) 103- 106].

[00136] Os ensaios de AHium cepa foram executados usando sementes livres de pesticidas. Para cada grupo estudado, 120 sementes (3 subgrupos de 40) de AHium cepa foram colocadas em placas Petri com uma camada de papel filtro, e foram continuamente expostas ao resíduo sem diluição (a partir daqui denominada "X") e ao resíduo diluído em água em diferentes concentrações (nas diluições "X/10", "X/100" e "X/1000"). Adicionalmente, outros grupos de sementes foram expostos as duas soluções controles: (i) controle positivo (CP), que foi exposto a Trifluralina, um agente químico reconhecidamente mutagênico; e (ii) controle negativo (CN), a água destilada, um agente não tóxico. Inicialmente, foram adicionados 3 ml_ das soluções testadas em cada placa de Petri e, posteriormente, adicionado mais 1 ml_ após 48 h. Consequentemente, foram investigados 6 grupos (CN, CP, X, X/10, X/100 e X/1000), totalizando 720 sementes analisadas. Como representado pela Figura 20, a exposição das sementes ao resíduo (e suas diluições) foi realizada após a agitação do resíduo até a formação de uma fase homogênea contendo o sobrenadante e o decantado sólido.

[00137] Durante os bioensaios, as sementes foram acondicionadas em uma câmara de germinação e crescimento, tipo B.O.D com controle de temperatura de 25°C, umidade de 80±5% e fotoperíodo de 12 em 12 h durante 120 h. Após esse período foram determinados o índice de Germinação (IG) e o Comprimento Médio das Raízes (CMR). Posteriormente, as raízes das sementes germinadas foram fixadas (solução de Carnoy, solução de álcool e ácido acético na proporção de 3:1 (v/v)). Após 8 h de fixação a solução Carnoy foi trocada por uma nova, onde as sementes ficaram até a preparação das lâminas. Posteriormente, as raízes passaram cinco vezes pelo processo de lavagem com água destilada com objetivo de remover a solução Carnoy. Em seguida, por hidrólise ácida com HCI 1 M a 60 °C durante 10 minutos, para depois serem lavadas repetidamente novamente com água destilada. Além disso, elas foram imersas em solução de reativo de Schiff e os tubos protegidos com papel alumínio com objetivo de evitar o contato com a luz.

[00138] Para o preparo das lâminas, as regiões meristemáticas das raízes de AHium cepa foram coletadas e seccionadas por bisturi e colocadas em uma lâmina de vidro, e então foi adicionada uma gota de Carmim acético 45%, coberto com uma lamínula e cuidadosamente esmagadas. Para cada amostra foram preparadas 5 lâminas, e depois coletas as imagens das células com o auxílio de um microscópio óptico Nikon, com o aumento de 40x. Para cada uma das lâminas, foram observadas e analisadas 1.000 células, totalizando 5.000 células por amostra, com auxílio do programa ImageJ. Durante este processo de análises as células foram verificadas e catalogadas entre os diferentes tipos de células, divididas em interfase e células em divisão normais, como mostrado nas Figuras 21 e 22, para a determinação do índice de morte celular (IMC); índice mitódico (IM), que avalia a citotoxicidade; o índice de anormalidade cromossômica (IAC), que avalia a atividade genotóxica; e o índice micronúcleo (IMN), que revela as alterações mutagênicas. [00139] As Figuras 23 e 24 apresentam os resultados de IG e CMR, respectiva mente, para raízes tratadas com diferentes diluições do resíduo. Os resultados apontam para uma inibição total da germinação das sementes quando submetido ao resíduo não diluído (amostra "X", na Figura 23). A diluição X/10 apresentou uma tendência na diminuição do índice de germinação (Figura 23) e impactou negativamente no crescimento das raízes, promovendo uma redução de aproximadamente dois terços, de maneira similar ao causado pela Trifuralina (CP, controle positivo) como mostra a Figura 24. Diferentemente, as amostras mais diluídas (X/100 e X/1000) induziram um comportamento similar ao produzido pela água (CN) e, consequentemente, não apresentaram fitotoxicidade. Ademais, os resultados apontam também que o resíduo na sua formulação mais diluída (X/1000) demonstrou uma leve tendência em promover um maior crescimento das raízes, conforme mostrado na Figura 24 e ilustrado na Figura 25.

[00140] Em relação as análises celulares, os resultados mostraram que nenhum dos tratamentos alteram o IM (Figura 26). Entretanto, assim como no caso das análises dos índices de germinação e crescimento da raiz, apenas as soluções de resíduos mais diluídas (X/100 e X/1000) não foram genotóxicas e mutagênicas, induzindo efeitos semelhantes a água (CN), conforme mostrado nas Figuras J e 28, respectiva mente.

[00141] Por fim, os achados mostraram ainda que apenas as amostras de água (CN) e de resíduo diluída mil vezes (X/1000) não apresentaram morte celular, como mostrado na Figura 29.

[00142] A partir dos resultados apresentados e das análises sobre os índices de germinação, crescimento da raiz, mitótico, de micronúcleo, de anormalidades cromossômicas e morte celular, conclui-se que a amostra possui um potencial nocivo em caso de descarte direto ao meio ambiente, como demostrado pela inibição de germinação e observações de alterações genotóxicas e mutagênicas. Todavia, os resultados também demonstram que ao ser realizado uma diluição adequada, é possível obter uma solução diluída do resíduo que não apresenta toxicidade ambiental por meio do teste AHium cepa. Isto foi obtido quando realizada a agitação do resíduo e posterior diluição em água na proporção 1:1000 de resíduo para água. Neste contexto, o descarte em rede de esgoto parece adequado devido à diluição do próprio sistema. CONCLUSÕES

[00143] Foram analisadas medidas de desempenho de geração de gases das células reais e em contínua operação, bem como medidas exploratórias da morfologia e composição química elemental dos eletrodos. De modo geral, os eletrolisadores apresentaram desempenho estável visando a produção de H2 e O2 para administração em motor ciclo Diesel.

[00144] Após a análise de três eletrolisadores em operação por 406 horas, identificamos constante produção de gases com composição majoritária de H2; com composição média em porcentagem molar de 60:40 de H2:O2. Este resultado mostra que ambos os eletrodos da célula funcionam bem tanto como ânodo quanto como cátodo durante a alternância periódica de polarização do sistema.

[00145] A investigação microscópica do eletrodo mostra um espesso filme composto por aglomerados em sua superfície após 406 horas de operação. Os espectros de energia dispersiva de raios-X obtidos a partir de microscopia eletrônica de varredura mostram intensa corrosão, com aumento de oxigênio e significativa diminuição das quantidades de ferro, crômio e níquel na composição química superficial do eletrodo. No entanto, esta corrosão não afetou a produção e composição dos gases.

[00146] O ensaio de validação veicular de 70 km/h, adequado a uma operação rodoviária, mostrou que 0 veículo de Teste com 0 Eletrolisador da Green Fuel ativo apresentou um consumo de combustível, em peso, 3,6% MENOR que aquele com 0 Green Fuel inativo. Adicional mente, 0 consumo de Arla 32, em peso, também foi 4,9% MENOR com 0 Green Fuel ativo, entretanto 0 desvio padrão de cada conjunto de amostra foi muito superior aos limites permitidos pela Norma. Tal resultado pode demonstrar uma tendência mas não deve ser assumido de forma absoluta com relação a Arla.

[00147] Os esnaios de fitotoxicidade feitos com 0 resíduos do eletrolisador após uma ciclo de uso mostraram que 0 resíduo precisa ser diluído em água para não apresentar toxicidade. Sendo assim, sugere-se descartar 0 material em água ou mesmo na rede de esgoto, para induzir 0 resíduo a diluição.