Pila de combustible de hidrógeno frente a combustión de hidrógeno
»Coche de hidrógeno» es un término genérico que se refiere a los vehículos propulsados por hidrógeno. Pero una de las características únicas del hidrógeno es que hay más de una forma de convertirlo en movimiento hacia adelante. De hecho, los coches de hidrógeno pueden dividirse, a grandes rasgos, en dos categorías. Los vehículos de pila de combustible de hidrógeno funcionan de manera similar a los coches eléctricos. Por otro lado, los vehículos de combustión de hidrógeno funcionan de manera similar a los automóviles de gasolina.
Ambos tipos de vehículos producen cero emisiones, pero funcionan de maneras muy diferentes.
Pila de combustible de hidrógeno
Los automóviles con pila de combustible de hidrógeno pueden parecer algo nuevo (los primeros automóviles con pila de combustible de producción masiva en Estados Unidos, el Hyundai Nexo y el Toyota Mirai, se entregaron a finales de 2022), pero las pilas de combustible son una tecnología anterior al automóvil.
En 1838, un físico galés combinó hidrógeno y oxígeno en presencia de un electrolito para producir una corriente eléctrica, aunque la cantidad de corriente generada no era suficiente para alimentar un vehículo. Sin embargo, en la década de 1960, la tecnología de celdas de combustible ya se utilizaba en las naves espaciales Gemini y Apolo de Estados Unidos, donde proporcionaba a las tripulaciones electricidad y agua, que se generaban a partir del hidrógeno y el oxígeno almacenados.
¿Por qué hidrógeno? El hidrógeno es el elemento más abundante en la tierra por cantidad, si no por peso. El elemento más ligero del universo se puede producir a partir de una serie de recursos domésticos, y hay formas de producirlo de forma sostenible. De hecho, el objetivo del Consejo del Hidrógeno de los Estados Unidos es el uso generalizado del hidrógeno descarbonizado para el transporte de aquí a 2030.
Un vehículo con pila de combustible de hidrógeno es un vehículo eléctrico, solo que sin enchufe. No hay una batería grande que recargar. En su lugar, basta con llenar un depósito con gas hidrógeno comprimido, lo que lleva unos cinco minutos, una cantidad similar a la de repostar un vehículo a gas.
Desde ese tanque de combustible presurizado, el gas hidrógeno fluye hacia un sistema de pila de combustible, que combina el hidrógeno con el oxígeno del aire. Una reacción química produce corriente eléctrica y agua, la única emisión del automóvil, que cae por un tubo de ventilación situado debajo del automóvil.
Al mismo tiempo, la electricidad generada por la pila de combustible (así como por el sistema de frenado regenerativo del vehículo) se almacena en una batería de iones de litio. Al pisar el pedal del acelerador del vehículo, se produce un flujo inmediato de energía eléctrica desde la pila de combustible o la batería hasta un motor eléctrico, que impulsa las ruedas. En el Mirai, tanto el motor eléctrico como la pila de pilas de combustible se encuentran en la parte trasera del coche, pero las pilas de combustible y los motores eléctricos son pequeños y fáciles de localizar, lo que ofrece a los ingenieros una gran flexibilidad de embalaje.
La ventaja de una transmisión de pila de combustible, en comparación con una transmisión eléctrica de batería, es que batería pueden ser mucho más pequeños que los de un automóvil eléctrico a batería. Esto significa que el vehículo puede ser mucho más ligero y eficiente en general. Como los vehículos con pila de combustible de hidrógeno no dependen de una batería enorme para obtener una autonomía de conducción decente, responden mejor a la conducción, son más ligeros en sus pies y tienen un mejor rendimiento que los vehículos eléctricos que funcionan con baterías.
Combustión de hidrógeno
Sin embargo, las pilas de combustible no son la única forma de convertir el hidrógeno en movimiento hacia adelante. Por ejemplo, Toyota, que siempre ha creído firmemente en el hidrógeno, también ha invertido en la combustión del hidrógeno.
A diferencia de un vehículo con pila de combustible de hidrógeno, que genera electricidad para alimentar un motor eléctrico, un motor de combustión de hidrógeno tiene el aspecto, el sonido y el comportamiento de un motor de gasolina, excepto por el hecho de que quema hidrógeno y no produce emisiones nocivas en el tubo de escape. Sin embargo, al igual que un automóvil de pila de combustible, un automóvil de combustión de hidrógeno solo emite agua.
¿La ventaja de la combustión de hidrógeno? Un tiempo de comercialización más rápido (porque los fabricantes de automóviles tradicionales pueden adaptar la ingeniería existente) y, probablemente, un despliegue más sencillo de la infraestructura de repostaje. Las gasolineras podrían adaptarse para suministrar hidrógeno, que puede almacenarse en forma gaseosa o líquida a bordo de un vehículo.
Desde el punto de vista de la conducción, los coches de combustión de hidrógeno resultarán familiares para cualquiera que haya conducido un coche de gasolina, con motor, marchas y un poco de ruido. El hidrógeno se quema más rápido que la gasolina, lo que hace que los sistemas de propulsión de combustión de hidrógeno sean muy sensibles y emocionantes.
Por otro lado, los coches de combustión de hidrógeno son más complejos mecánicamente que los coches de pila de combustible de hidrógeno, que consisten en un motor eléctrico simple y fiable y un sistema de pila de combustible. La gran cantidad de piezas móviles, como un automóvil de gasolina, implicará un mayor mantenimiento con el tiempo.
Los conductores de vehículos de combustión de hidrógeno también compartirán algunos de los inconvenientes de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Estos incluyen un costoso tanque de almacenamiento de hidrógeno presurizado y la falta de infraestructura de repostaje en gran parte de los EE. UU.
La tecnología de combustión de hidrógeno avanza rápidamente con las últimas versiones que ofrecen potencia, rendimiento y confiabilidad mejorados. En un evento reciente en el Fuji Speedway de Japón, Toyota presentó un Corolla Cross que funciona con hidrógeno licuado, en lugar de gas hidrógeno, como fuente de energía. La densidad mejorada del almacenamiento de combustible a bordo aumenta la autonomía del vehículo.
Toyota, Hyundai y otras marcas de automóviles como Renault y BMW se toman en serio la combustión de hidrógeno. Koji Sato, director del programa de carreras de combustión de hidrógeno de Toyota, ha dicho que la empresa ha avanzado aproximadamente en un 40 por ciento hacia la comercialización de la combustión de hidrógeno, y que ya forma parte del ciclo de desarrollo de la producción de vehículos nuevos para Toyota y Lexus. BMW demostró la combustión de hidrógeno en un sedán de la Serie 7 hace casi 20 años y continúa desarrollando la tecnología para vehículos de alto rendimiento.
El futuro
A medida que nos dirigimos a un futuro sin emisiones, la batería vehículos eléctricos puede acabar siendo el medio de transporte dominante, pero las baterías no serán la única tecnología que nos ayude a reducir nuestra huella de carbono. La energía del hidrógeno, con sus rápidos tiempos de repostaje, será un componente clave para transformar el transporte de larga distancia, tanto para las mercancías como para las personas.
Si bien todos los fabricantes de automóviles internacionales invierten cientos de miles de millones de dólares para pasar de la gasolina a la totalmente eléctrica, Toyota y otras marcas se muestran más cautelosas y abiertas, ya que saben que habrá espacio para otras tecnologías de cero emisiones para ciertos casos de uso. Dado que aún estamos en los inicios de la transición a una conducción sin emisiones, la neutralidad en carbono será diferente para los distintos tipos de clientes, y los fabricantes de automóviles tendrán que ofrecer a estos clientes opciones diversificadas para seguir siendo relevantes.
