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¿Cómo funciona motor pila hidrógeno?

marzo 17, 2022
¿Cómo funciona motor pila hidrógeno?

Por qué los coches de hidrógeno son una mala idea

Los coches eléctricos e híbridos de batería son los abanderados de los vehículos ecológicos que van a sustituir al motor de combustión interna. Pero hay una tercera opción que a menudo se pasa por alto: los coches de hidrógeno.

El hidrógeno se ha utilizado como combustible para vehículos durante décadas; allá por 1807, François Isaac de Rivaz diseñó el primer motor de combustión interna alimentado con hidrógeno, y siglo y medio después, el científico Roger Billings convirtió el motor de un Ford Modelo A para que funcionara con hidrógeno. Si avanzamos un poco, el hidrógeno se utiliza para enviar cohetes de la NASA al espacio.

El gas hidrógeno se almacena en un depósito que alimenta las pilas de combustible, cada una de ellas compuesta por terminales negativos y positivos (ánodos y cátodos) separados por un electrolito.  El oxígeno se toma del aire y se bombea hacia el cátodo, mientras que el hidrógeno fluye hacia el terminal anódico de platino que actúa como catalizador, separando los iones positivos de hidrógeno del gas.

Estos iones fluyen a través del electrolito hasta el cátodo para crear una carga positiva. Como los electrones separados no pueden fluir a través del electrolito, fluyen por un circuito externo, generando una carga que se utiliza para alimentar un motor eléctrico.

Coches de hidrógeno 2020

Un vehículo de pila de combustible (FCV) o vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) es un vehículo eléctrico que utiliza una pila de combustible, a veces en combinación con una pequeña batería o supercondensador, para alimentar su motor eléctrico de a bordo. Las pilas de combustible de los vehículos generan electricidad generalmente utilizando el oxígeno del aire y el hidrógeno comprimido. La mayoría de los vehículos de pila de combustible se clasifican como vehículos de cero emisiones que sólo emiten agua y calor. En comparación con los vehículos de combustión interna, los vehículos de hidrógeno centralizan los contaminantes en el lugar de producción del hidrógeno, donde éste se obtiene normalmente del gas natural reformado. El transporte y el almacenamiento del hidrógeno también pueden generar contaminantes[1].

Las pilas de combustible se han utilizado en varios tipos de vehículos, como las carretillas elevadoras, especialmente en aplicaciones interiores, donde sus emisiones limpias son importantes para la calidad del aire, y en aplicaciones espaciales. El primer automóvil de pila de combustible de hidrógeno producido comercialmente, el Hyundai ix35 FCEV, se presentó en 2013, el Toyota Mirai le siguió en 2015 y luego Honda entró en el mercado[2][3] Las pilas de combustible se están desarrollando y probando en camiones, autobuses, barcos, motocicletas y bicicletas, entre otros tipos de vehículos.

Pilas de combustible frente a baterías

La electrificación, la automatización y diversas soluciones híbridas y de combustibles alternativos ya están atrayendo mucha atención. Sin embargo, una posibilidad que ha quedado relegada en la comparación es la tecnología de pilas de combustible de hidrógeno.

Los camiones, totalmente eléctricos, están equipados con una cadena cinemática eléctrica, y la energía se convierte en electricidad a partir del gas hidrógeno en las pilas de combustible a bordo de los vehículos. El camión de pila de combustible también tiene una batería para los momentos en que se necesita energía extra, y cuando el vehículo necesita recuperar la energía eléctrica de la energía de los frenos.

Hedvig Paradis, jefa de nuevos conceptos empresariales y doctora en tecnología de pilas de combustible por la Universidad de Lund, lleva varios años estudiando y trabajando en este campo en rápida evolución. Está entusiasmada con su potencial.

«Los distintos clientes de las diferentes regiones del mundo necesitarán soluciones diferentes, y la tecnología de las pilas de combustible de hidrógeno puede ser una de esas soluciones. Podemos ver, por ejemplo, que en Japón, Corea del Sur y California están impulsando soluciones basadas en el hidrógeno y construyendo estaciones de servicio de hidrógeno», afirma.

Pros y contras de los coches de hidrógeno

Al igual que los vehículos totalmente eléctricos, los vehículos eléctricos de pila de combustible (VEF) utilizan la electricidad para alimentar un motor eléctrico. A diferencia de otros vehículos eléctricos, los VEF producen electricidad utilizando una pila de combustible alimentada por hidrógeno en lugar de extraer la electricidad de una sola batería.

Durante el proceso de diseño del vehículo, el fabricante define la potencia del mismo mediante el tamaño del motor o motores eléctricos que reciben la energía eléctrica de la pila de combustible y la combinación de baterías del tamaño adecuado. Aunque los fabricantes de automóviles podrían diseñar un ESCR con capacidad de conexión para cargar la batería, la mayoría de los ESCR actuales utilizan la batería para recuperar la energía de frenado, proporcionando energía extra durante los eventos de aceleración cortos, y para suavizar la energía suministrada por la pila de combustible con la opción de ralentizar o apagar la pila de combustible durante las necesidades de baja potencia.

La cantidad de energía almacenada a bordo viene determinada por el tamaño del depósito de hidrógeno. Esto difiere de un vehículo totalmente eléctrico, en el que la cantidad de energía disponible está estrechamente relacionada con el tamaño de la batería.

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