¿Cómo funcionan los vehículos a hidrógeno?

Motor de combustión de hidrógeno

A medida que los gobiernos tratan de cumplir sus compromisos de reducir las emisiones de carbono y disminuir el uso de combustibles fósiles, muchos fabricantes de automóviles buscan métodos alternativos para alimentar los coches y otros vehículos. Esto incluye el desarrollo de tecnologías para coches eléctricos y los que funcionan con tecnologías de pilas de combustible de hidrógeno.

TWI tiene una gran experiencia trabajando con nuestros miembros industriales del sector del automóvil para desarrollar la próxima generación de vehículos. Esto incluye la creación de un centro especializado en vehículos eléctricos, así como trabajos relacionados con las pilas de combustible de hidrógeno.

Un coche eléctrico funciona con una batería de iones de litio, que suministra energía a un motor para alimentar las distintas partes del vehículo. Las baterías se recargan enchufándolas a la red eléctrica, como ocurre con cualquier otro aparato eléctrico, como un ordenador o un teléfono. Algunos tipos de coches eléctricos también pueden proporcionarse a sí mismos una pequeña recarga al frenar, convirtiendo el calor que se produce en electricidad.

Los coches de hidrógeno también contienen un motor eléctrico alimentado por pilas de combustible de hidrógeno que permite que éste reaccione con el oxígeno para crear la producción química de electricidad y vapor de agua.    La electricidad alimenta el motor, mientras que el vapor de agua inofensivo se libera a la atmósfera. Los coches de pila de combustible de hidrógeno, también conocidos como vehículos eléctricos de pila de combustible, se repostan con hidrógeno en estaciones de servicio específicas que contienen depósitos presurizados del gas natural.

Pros y contras de los coches de hidrógeno

Ahora mismo, podrías ponerte al volante de un coche que no quema combustibles fósiles, no produce contaminación ni gases de efecto invernadero, funciona con la misma reacción química que impulsa los cohetes y tiene el doble de kilometraje que un Tesla. Se llama vehículo de pila de combustible de hidrógeno, pero, a menos que vivas en California, es posible que nunca hayas visto uno en la carretera.➡ Te encantan los coches raros. A nosotros nos encantan los coches de lujo. Hoy en día, los coches eléctricos impulsados por baterías parecen estar destinados a dominar nuestras carreteras, mientras que los coches de hidrógeno -que en su día se consideraban el vehículo del futuro- son raros y relativamente poco conocidos. En realidad, las pilas de combustible tienen muchas ventajas sobre la competencia, como mejores kilómetros por galón y tiempos de repostaje más rápidos. ¿Qué pasó con los coches de hidrógeno que nos prometieron?

Lo primero que hay que saber es que los coches de hidrógeno son coches eléctricos. Tendemos a pensar en los vehículos eléctricos sólo en términos de vehículos con batería como los Teslas, el Nissan Leaf y el Chevy Bolt, pero a pesar del hecho de que funcionan con un combustible gaseoso, las pilas de combustible de hidrógeno realmente alimentan sus vehículos con electricidad. «Cuando hablamos de coches eléctricos, incluimos los híbridos enchufables, los híbridos, los eléctricos de batería, los de pila de combustible y cualquier otro que pueda aparecer más adelante y que siga utilizando un motor eléctrico», dice Keith Wipke, director del programa de laboratorio para tecnologías de pila de combustible e hidrógeno del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.

Cómo funciona una pila de combustible

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.

Cómo funciona un coche híbrido

Un vehículo de hidrógeno es un tipo de vehículo de combustible alternativo que utiliza hidrógeno como fuerza motriz. Los vehículos de hidrógeno incluyen cohetes espaciales alimentados con hidrógeno, así como automóviles y otros vehículos de transporte. La potencia se genera convirtiendo la energía química del hidrógeno en energía mecánica, ya sea mediante la reacción del hidrógeno con el oxígeno en una pila de combustible para alimentar motores eléctricos o, menos comúnmente, quemando hidrógeno en un motor de combustión interna[2].

A partir de 2021 [actualización], hay dos modelos de coches de hidrógeno disponibles públicamente en mercados selectos: el Toyota Mirai (2014-), que es el primer vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) producido en masa en el mundo, y el Hyundai Nexo (2018-). El Honda Clarity se produjo de 2016 a 2021[3] La mayoría de las empresas que habían estado probando coches de hidrógeno han cambiado a coches eléctricos de batería; Volkswagen ha expresado que la tecnología no tiene futuro en el espacio de la automoción, principalmente porque un vehículo eléctrico de pila de combustible consume aproximadamente tres veces más energía que un coche eléctrico de batería por cada kilómetro recorrido. En diciembre de 2020[actualización], había 31.225 FCEV de pasajeros alimentados con hidrógeno en las carreteras del mundo[4].