Vehículos a hidrógeno: “Moverse sin dejar huella”

Es el combustible alternativo más limpio del planeta. Pero también uno de los más complejos para producir y distribuir.

Hoy en día las empresas automotrices están en constante búsqueda de la utilización de una energía no contaminante en remplazo de los combustibles fósiles. Se diputan entre tecnologías Hibridas y las 100% eléctricas.

Entre las hibridas se encuentran por un lado las que utilizan un motor de combustión sumado a un motor eléctrico, es una excelente tecnología, permitiendo reducir el CO2 en comparación a un vehículo puramente a combustible (Diesel, Nafta) y por otro lado la formada por energía a Hidrogeno más oxígeno, creando por el escape solamente agua, su gran inconveniente es que se requiere de una infraestructura para su almacenamiento y recarga.

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero no es posible encontrarlo en estado puro, por lo que es necesario extraerlo de fuentes como el agua, el carbón, la biomasa o combustibles fósiles

Seguridad e Hidrógeno, la gran consigna

Mediante dos tubos de almacenamiento de Hidrógeno hechos principalmente de plástico reforzado con fibra de carbono que pueden soportar una alta presión de 70 MPa (713,8 kgf/cm², 10150 psi.). Su carga es de (120 litros o el equivalente, 5 kilos) a 700 bar de presión, permite una autonomía de 500km, una aceleración de 0 a 100km/h en 9,3 segundos. Cada uno de ellos posee válvulas de seguridad y ubicadas en un lugar estratégico que lo hace muy seguro ante una posible colisión. Durante el repostaje (de solo 5 minutos), el ordenador de control del combustible desactiva el vehículo y se comunica con el surtidor de la estación para darle información por infrarrojos donde transmite el volumen del depósito de hidrógeno, la temperatura dentro del depósito de hidrógeno y la presión dentro de la junta del tubo del depósito de hidrógeno durante el llenado del combustible de hidrógeno, a través del transmisor de control del combustible de hidrógeno, al dispensador de hidrógeno.

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero no es posible encontrarlo en estado puro.

¿Cómo funciona?

El hidrógeno es inyectado a la pila FC o también llamado pila de combustible (Fuel Cell stack) donde en unión al oxigeno enviado por una bomba eléctrica genera una reacción química transformándose en electricidad y por el escape solo se obtiene agua (H2O)

La corriente generada es enviada a una batería de alta tensión de níquel metal hidruro (NiMH) y en otros modelos son de ion de litio, esta batería también puede ser cargada por el mismo motor eléctrico que impulsa la rueda en el momento de desaceleración o al aplicar el freno (regenerativo) comportándose en esas circunstancias como un generador de corriente.

Esta energía almacenada o la entregada por la pila FC es enviada a un dispositivo (inversor-convertidor) encargado de aumentar su tensión para luego alimentar al motor eléctrico que será quien impulsa las ruedas

En la pila FC (“pilas de combustible”) se produce electroquímica que actúan justamente a la inversa, consumiendo hidrógeno y oxígeno para producir electricidad y agua.

  • Obtención por combustibles fósiles: En los combustibles fósiles se puede obtener el hidrogeno, para esto solo debe hacerse reaccionar con agua utilizando un catalizador para permitir su extracción, en el que se obtiene como productos principales hidrogeno (H2) y monóxido de carbono (CO) también se puede formar dióxido de carbono (CO2)
  • Obtención por biomasa I: La biomasa es una materia que proviene de los seres vivos, tanto vegetales (residuos forestales, agrícolas, cultivos energéticos), como animales (purines, vísceras…) en la que abundan los compuestos hidrogenados, cuando se trata la biomasa da lugar a la formación de gas, llamado biogás (H2 y CO2)
  • Obtención por biomasa II: Otro tratamiento de la biomasa da lugar a la obtención de biocarburantes líquidos que se pueden utilizar como combustibles para la producción de H2, es el caso del bioetanol o el biodiesel. En este caso también se obtiene CO, pero a diferencia de los combustibles fósiles es que no supone un aumento de emisiones a la atmosfera, ya que forma parte del ecosistema, debido a que ha sido previamente fijado por la planta en el proceso de fotosíntesis
  • Obtención por agua: Mediante la electrólisis, el agua se descompone para formar hidrógeno y oxígeno, en este proceso se necesita el aporte de la energía eléctrica, el electrólisis se consigue pasando corriente entre un cátodo y ánodo unidos por medio conductor formado por iones disueltos en agua, este paso de corriente hace que el agua se disocie, formando hidrogeno en el cátodo y oxígeno en el ánodo.

De estas formas o más mencionadas para la obtención de Hidrogeno se busca que las “Hidrogenaras” donde serán que se abastece los vehículos que utilizan dicho combustible, obtengan dicho combustible de forma no contaminante, qué sentido tendría generar un vehículo que no contamine, si se contaminara en el proceso de la obtención de su combustible

La variedad de opciones para su producción y obtención, junto con su buena capacidad de almacenamiento por largos periodos, hacen que este recurso sea muy apreciado para su utilización

Existe un crecimiento de números de hidrogenaras por todo el mundo (369 estaciones hidrogenaras), el que mayor cantidad posee es Japón (96), luego es seguido por Alemania, 152 estaciones posee Europa, 136 en Asia, 78 en América del Norte, España solo se encuentran cerca de 6 estaciones.

El Toyota Mirai es el auto a hidrógeno más vendido del mundo.

¿Cuándo nos va a tocar?

Está claro que aún en América del Sur y Central no tenemos la posibilidad de recibir este tipo de tecnología, por lo que actualmente se utiliza en mayor medida los híbridos que poseen energía por motor de combustión (Nafta) y energía eléctrica (Toyota Prius poseen una autonomía aproximada de 1000km con un tanque de 43L), los vehículos eléctricos están en gran crecimiento, pero este último aún les falta encontrar la manera de poder almacenar energía de forma rápida, segura y que les permita una buena autonomía. Por el momento, la movilidad por Hidrógeno se encuentran en micros, camiones, automóviles, maquinarias en Asia, Europa y América del Norte

Por Maximiliano Monzón

Formador Técnico del ITCA (Sede Banfield) Instituto Tecnológico de Capacitación Automotriz www.ITCA.com.ar / Consultas: inscripciones@itca.edu.ar o al 0810-220-4822