Vehículo de hidrógeno

El auto propulsado por celda de combustible, es un vehículo de combustible alternativo que utiliza Hidrogeno biatómico como fuente primaria de energía.

¿Qué es una celda de combustible o pila de combustible?

Es un dispositivo electroquímico que transforma la energía química en energía eléctrica. Similar a una batería. Se diferencia de esta porque puede tener alimentación continua de los reactivos, caso diferente en las baterías que se tienen que regenerar con alternadores o fuentes, también se diferencia en sus electrodos que son catalíticos y relativamente estables.

Se denomina pila de combustible dado que el hidrógeno se comporta como un combustible y el oxigeno como el comburente, la unión de estas moléculas genera agua, electricidad en forma de corriente continua y calor. Es de alta eficiencia y bajo impacto ambiental.

En el lado del ánodo, el hidrógeno que llega se disocia en protones y electrones. Los protones son conducidos a través de la membrana al cátodo, pero los electrones están forzados a viajar por un circuito externo (produciendo energía) ya que la membrana está aislada eléctricamente. En el catalizador del cátodo, las moléculas del oxígeno reaccionan con los electrones (conducidos a través del circuito externo) y protones para formar el agua. En este caso, el único residuo es vapor de agua o agua líquida.

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El auto de celda de  Hidrogeno es quizá la opción limpia de la que menos se habla, aunque es un auto eléctrico de celda de combustible o pila de combustible, poco se habla de ellos y más con las limitaciones que presentan los autos 100% eléctricos de batería, algunos apuestan a que la solución está en los autos de hidrógeno, por su mayor autonomía, por su velocidad de repostaje de combustible que en este caso no sería una electro linera, sino más bien una Hidrógenera.

Hay que hacer una claridad en cuanto al concepto, dado que hay dos formas de utilizar el hidrógeno como combustible:

  1. El auto propulsado por hidrógeno, que funciona igual que un vehículo de gasolina, solo que se sustituye el combustible por un gas. Un motor se puede adaptar sin problemas para que funcione con gas, GLP (gas licuado de petróleo- mezcla de butano y propano) o incluso hidrogeno. Ya hace unos años se viene utilizando pero su eficiencia esta alrededor del 25%, lo que no es muy útil para aplicarlo a un vehículo. Este tipo de motor genera emisiones contaminantes debido al consumo de lubricantes, CO2, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno.
  2. El segundo al que nos referimos en este artículo es el auto eléctrico de pila o celda de combustible de hidrógeno, como su nombre lo dice es un auto eléctrico que cuenta con una autonomía extendida, este sistema no funciona por regeneración, se debe poner un combustible que para el caso sería hidrógeno. El rendimiento de la pila de combustible para obtener electricidad no es “ideal”, como ningún proceso, y su rendimiento eléctrico suele estar entre un 50% y un 70%, dependiendo del tipo de pila; las más habituales suelen estar alrededor del 60%.

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Obtención del hidrogeno

El hidrógeno es un combustible, pero no es una fuente de energía. No se encuentra el hidrógeno en la naturaleza listo para ser utilizado.

Para obtener el hidrógeno útil, se debe extraer de otro compuesto y para obtenerlo se requiere de mucha energía. A este compuesto se le denomina portador o vector energético. Para obtener un kilo de hidrógeno se consume una alta cantidad de energía, que es incluso superior a la aporta un kilo de hidrógeno como combustible. Un kilogramo de hidrógeno produce 33kW/h pero para su obtención se requieren de 55 a 70 kW/h, lo que equivale a más del doble.

El hidrógeno se puede obtener del agua mediante electrolisis de biomasa o de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo o el gas natural. El 96% del hidrógeno que se consume en el mundo es obtenido de combustible fósil o derivado del petróleo, reformado con vapor de gas natural.

Materia de autonomía.

Ventajas:

  • Alta eficiencia: superior al 40%
  • Baja emisión contaminante: trabaja con H2
  • Nula contaminación acústica: no tiene partes móviles, presenta niveles muy bajos de ruido
  • Fácil instalación: se puede emplazar en cualquier lugar

Desventajas:

  • Alto costo: demanda actual no es competitiva para implementarla
  • Tecnología emergente: retos tecnológicos y de ingeniería por falta de experiencia que están pendientes por resolver
  • Sensibilidad frente a contaminantes: se disminuye su vida útil por impurezas en los gases.

Se puede obtener de muchas fuentes y es potencialmente inagotable, como el Sol, que funciona con hidrógeno y va a estar en marcha varios millones de años más .Cada día van apareciendo nuevos trabajos y avances en la búsqueda de viabilizar la entrada del hidrógeno en la matriz energética de los países. La pila de combustible o celda de combustible es una opción para llegar a un vehículo propulsado por energías renovables y podríamos pensar que el hidrógeno se puede obtener del agua, pero el 96% del hidrógeno útil, se obtiene de combustibles fósiles y si bien el auto no genera emisiones contaminantes, durante el proceso de obtención se   producen emisiones. Adicional el hidrógeno para su utilización debe ser comprimido a 700 bares, lo que equivale a 690 veces la atmosfera, y en términos de rendimiento es un elemento de baja densidad y muy volátil; varía su densidad de acuerdo a la presión. Muchos retos para los fabricantes en este momento.

Está claro que la pila de combustible va a ser el futuro y se ha escogido la pila de combustible de hidrógeno que reduce la dependencia energética y puede reducir el balance de emisiones, generándolo con excedentes de electricidad.

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