Los motores de pila de combustible son cada vez más populares entre los principales fabricantes de automóviles. El motivo es que se trata de una solución que aporta muchos beneficios: por ejemplo su alta eficiencia y versatilidad, pudiendo usarse incluso en autobuses.
¿Son los vehículos eléctricos de pila de combustible el futuro de los automóviles?
Los automóviles propulsados por motores de combustión interna están dando paso, poco a poco, a otras alternativas más modernas, eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Entre ellas se encuentran, por supuesto, los coches eléctricos y los híbridos.
En los últimos años, los vehículos eléctricos de pila de combustible han empezado a ganar peso en el sector de la automoción. ¿Cómo funcionan estos coches y cuáles son sus principales ventajas?
¿Qué es un vehículo eléctrico de pila de combustible?
El acrónimo FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle), o "Vehículo eléctrico de pila de combustible", se utiliza para referirnos a los coches alimentados por hidrógeno. En la actualidad, este segmento de la industria automotriz está experimentado un desarrollo muy dinámico.
Hasta hace poco tiempo, la propulsión por pila de combustible solamente la ofrecían un par de marcas japonesas: Toyota, con el modelo Mirai, y Hyundai con el SUV Nexo. Sin embargo, este segmento de la industria automotriz está experimentado un importante crecimiento. En la actualidad, el mercado de vehículos de este tipo es mucho más extenso, sobre todo por su eficiencia y respeto al medio ambiente.
El funcionamiento de los coches de hidrógeno es muy similar al de los coches eléctricos. La diferencia más importante proviene de la forma en que se produce la energía. En los FCEV, la energía necesaria para hacer funcionar el motor se genera mediante una reacción química, en la que el hidrógeno se combina con el oxígeno para formar agua.
Para que se produzca esta reacción, en primer lugar el hidrógeno debe almacenarse en un tanque. El repostaje se puede realizar exactamente de la misma manera que la gasolina o el diésel.
Ver también: Ventajas y desventajas del hidrógeno como combustible para el automóvil
¿Cómo funcionan las pilas de combustible?
Aunque se trata de una tecnología de desarrollo muy reciente, el principio de las pilas de combustible se describió por primera vez en 1838, atribuyéndose su descubrimiento al químico germano-suizo Christian Friedrich Schönbein.
La celda de una pila de combustible consta de dos electrodos: un ánodo y un cátodo en forma de papel carburizado, recubierto de platino. Los electrodos están separados por un electrolito o una membrana electrolítica especial.
Se trata de una reacción química que involucra la donación de electrones por parte de los átomos o iones de otro elemento, como por ejemplo el hidrógeno.
Cuando el hidrógeno se encuentra en la celda, se oxida. Como resultado de la oxidación, se producen cationes de hidrógeno y aniones de oxígeno. Debido a la presencia del electrolito en su interior, es posible hacer fluir protones desde el cátodo al ánodo y bloquear aniones de oxígeno, entre otros elementos.
Cuando los cationes de hidrógeno entran en contacto con el cátodo, reaccionan con los aniones de oxígeno y crean agua. Los electrones del ánodo, por otro lado, después de pasar por un circuito eléctrico, producen energía que se utiliza para alimentar el motor.
Pilas de combustible frente a pilas galvánicas: diferencias básicas
Una celda de combustible genera electricidad como resultado del proceso de oxidación del hidrógeno. Aunque el objetivo es el mismo que el de las celdas galvánicas, los procesos involucrados en las dos tecnologías difieren significativamente.
A diferencia de las baterías y los acumuladores, que se utilizan en los sistemas galvánicos, las pilas de combustible no necesitan recargarse. Esto significa que pueden comenzar a funcionar en el momento en que se suministre combustible.
Cuando se trata de repostar hidrógeno, la operación es idéntica a que si lo hiciésemos con gasolina o diésel. Sin embargo, la diferencia más importante es que el hidrógeno se cuenta en kilogramos, no en litros.
También es importante controlar la velocidad a la que fluye el hidrógeno a través del dispensador. El motivo es que si el suministro se realiza demasiado rápido, puede producirse un aumento de temperatura muy peligroso.
El futuro del hidrógeno en los automóviles
Las celdas de hidrógeno no comenzaron a utilizarse hasta la década de 1960, siendo sus primeros usos en la industria aeroespacial, como por ejemplo la NASA. En la actualidad, estas celdas se pueden encontrar, principalmente, en algunos modelos de baterías de los coches eléctricos, asociándose a un número considerable de beneficios.
Las ventajas más importantes de las celdas de hidrógeno incluyen, en primer lugar, la reducción de emisiones nocivas. Además, el depósito de hidrógeno es extremadamente ligero: 120 litros de este gas pueden pesar tan solo 5 kg, lo que tiene una importancia considerable en términos de eficiencia, funcionamiento y autonomía potencial del coche eléctrico.
El desarrollo de esta tecnología en la industria tecnología se ha hecho muy notable en los últimos años. Se trata de una solución con un gran potencial, hasta al punto de que alguno expertos consideran que, en el futuro, el hidrógeno reemplace por completo a las tecnologías utilizadas actualmente.
Sin embargo, es importante mencionar ciertas limitaciones, que en la actualidad representan un considerable reto. El principal problema de la baja disponibilidad de hidrógeno, los que se traduce en un precio elevado. A pesar de que es el elemento más común en el universo, obtenerlo en nuestro planeta con las tecnologías actuales es bastante problemático.
Otro desafío es la temperatura de funcionamiento del gas, que en las celdas de baja temperatura debe alcanzar 250 °C aproximadamente. Como resultado, cada vez que se arranca el motor, es necesario calentarlo, pudiendo transcurrir varias decenas de segundos, según el modelo de vehículo.
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