Como funciona un coche de hidrogeno

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Como funciona un coche de hidrogeno

Pros y contras de los coches de pila de combustible de hidrógeno

En el último año, tres fabricantes de automóviles -Toyota, Honda y Hyundai- han presentado nuevos coches de hidrógeno. El mayor lanzamiento es probablemente el Toyota Mirai, que llegará a las calles de Estados Unidos este otoño. Los vehículos de pila de combustible (FCV) han sido durante años las ballenas blancas del conjunto de vehículos limpios. Sólo emiten agua; se llenan en tres minutos (frente a las varias horas de un eléctrico tradicional); y su autonomía es comparable a la de los coches de gasolina, unos 480 kilómetros. Pero los fabricantes de automóviles los han evitado, sobre todo por cuestiones de infraestructura: Sólo hay una docena de estaciones de servicio de hidrógeno en Estados Unidos, la mayoría en el sur de California. Esto también está cambiando. El año pasado, el estado reservó 200 millones de dólares para construir 100 estaciones más antes de 2020. Y eso puede impulsar una tendencia nacional.

Dos depósitos de fibra de carbono almacenan 4,5 kilos de hidrógeno a muy alta presión (10.000 psi). En caso de emergencia (por ejemplo, un accidente), los sensores activan las válvulas de cierre para evitar que el hidrógeno se escape del depósito.

La unidad de control de potencia, que es el cerebro y el gestor de la energía del coche, extrae la electricidad de la pila de combustible y la envía al motor. Durante la aceleración, extrae la energía almacenada en la batería para obtener un impulso adicional.

Coche eléctrico

Al igual que los vehículos totalmente eléctricos, los vehículos eléctricos de pila de combustible (VEC) 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.

Toyota mirai

Los coches de hidrógeno utilizan este combustible como fuente de energía. Aunque esta tecnología se está exportando para cohetes y otros vehículos de transporte, parece que su mayor impacto será en los automóviles en el futuro.

Como el hidrógeno no se encuentra en yacimientos o depósitos naturales, como ocurre con los combustibles fósiles, es necesario producirlo a partir de gas natural o biomasa, o por electrólisis del agua. Una de las ventajas de la energía del hidrógeno es la disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero, sobre todo cuando el gas se produce utilizando electricidad renovable para convertir el agua en hidrógeno.

Aunque el hidrógeno puede producirse a partir de combustibles fósiles, como el gas natural, esto provoca emisiones de gases de efecto invernadero, lo que elimina o minimiza los beneficios medioambientales. Por ello, las fuentes de energía renovables parecen ser la respuesta, como en Islandia, donde se utiliza la energía geotérmica para la producción de hidrógeno, o en Dinamarca, donde se utiliza la energía eólica.

Una pila de combustible de hidrógeno convierte la energía química potencial en energía eléctrica mediante una membrana de intercambio de protones (PEM) que utiliza gas hidrógeno (H2) y oxígeno (O2). Sin embargo, como el oxígeno está disponible en la atmósfera, la pila de combustible sólo necesita recibir el hidrógeno necesario para alimentar el vehículo.

Empresas de automóviles de hidrógeno

Si se enciende el hidrógeno, éste reacciona con el oxígeno del aire. Libera su energía mediante una explosión. Pero en lugar de una explosión incontrolada, podemos aprovechar esta energía de forma segura en una pila de combustible de hidrógeno. La pila de combustible es la que impulsa los coches de hidrógeno.

La pila de combustible es un dispositivo que toma la energía química, en forma de hidrógeno, y la convierte en electricidad que puede alimentar un motor eléctrico, al igual que una batería. Así, un coche de hidrógeno funciona con un motor eléctrico.

¿Cómo funciona? En primer lugar, el hidrógeno almacenado en un depósito (de paredes gruesas y sometido a pruebas de choque, que suele estar bajo el asiento trasero) se mezcla con aire y se bombea a la pila de combustible. Dentro de la pila, una reacción química extrae los electrones del hidrógeno.

Los protones del hidrógeno sobrante se desplazan por la célula y se combinan con el oxígeno del aire para producir agua. Mientras tanto, los electrones crean electricidad, que carga una pequeña batería de almacenamiento que se utiliza para alimentar un tren motriz eléctrico (igual que en un vehículo eléctrico). Por eso los vehículos se denominan vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV), en comparación con los vehículos eléctricos de batería (BEV) que ya se ven cada vez más en nuestras carreteras.