Pilas de combustible en vehículos eléctricos
El poder del hidrógeno en la industria automotriz
El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo. A medida que el mundo trabaja para desarrollar más fuentes de energía renovable que emitan menos contaminación, también tiene sentido producir tecnologías de celdas de combustible que utilicen este elemento de alta disponibilidad. Uno de esos desarrollos es la creación de vehículos eléctricos de pila de combustible (FCEV, por sus siglas en inglés) que usan hidrógeno solo para impulsar el motor.
¿Cómo funcionan los vehículos de pila de combustible?
Aunque los autos con celdas de combustible se consideran vehículos eléctricos, el hidrógeno reacciona de manera diferente que los autos híbridos que se enchufan o que funcionan con baterías. El hidrógeno puede producir la electricidad que alimenta el automóvil al reaccionar electroquímicamente. El gas de hidrógeno comprimido se alimenta a una pila de celdas de combustible a bordo que utiliza energía química para convertir el combustible en energía eléctrica en lugar de simplemente quemar el gas. La electricidad resultante se utiliza para alimentar el motor eléctrico del automóvil. Debido a que este proceso no quema gas sino que lo transforma, el único desperdicio resultante es agua, por lo que las emisiones del tubo de escape son cero.
Dentro de la celda de combustible, el hidrógeno ingresa al ánodo y llega a un catalizador que promueve la separación del hidrógeno elemental en un protón y un electrón. Estos electrones resultantes son recolectados por el colector de corriente conductora que alimenta los motores que hacen girar las ruedas y la batería a bordo a través del circuito de alto voltaje del automóvil.
Componentes clave
Uno puede encontrar una comprensión más profunda de cómo funcionan los vehículos eléctricos de celda de combustible al examinar los componentes clave del automóvil:
- Batería auxiliar. La batería de bajo voltaje suministra la electricidad necesaria para arrancar el vehículo antes de que se active la batería de tracción. Esta batería también alimenta los accesorios del vehículo.
- Paquete de baterías. El frenado regenerativo crea energía que se almacena en la batería de alto voltaje. La batería también suministra energía al motor de tracción eléctrica si requiere energía adicional.
- Motor eléctrico de tracción. Este motor impulsa las ruedas del vehículo utilizando la energía del paquete de baterías de tracción y la celda de combustible. Algunos vehículos con tecnología más avanzada tienen un motor generador que realiza tanto las funciones de regeneración como de conducción.
- Pila de pilas de combustible. El ensamblaje de electrodos de membrana que utilizan oxígeno e hidrógeno para producir electricidad.
- Controlador de electrónica de potencia. Este componente gestiona el flujo de energía eléctrica entregado por la batería de tracción y la celda de combustible para controlar la velocidad y el par del motor de tracción eléctrica.
- Sistema de gestión térmica. Este sistema de enfriamiento mantiene el rango de temperatura de funcionamiento adecuado del motor eléctrico, la celda de combustible, la electrónica y otros componentes.
Beneficios de los vehículos impulsados por hidrógeno
Los vehículos impulsados por hidrógeno tienen muchos beneficios, como lo demuestra la gran cantidad de tiempo y desarrollo que se ha aplicado a la industria.
En primer lugar, los vehículos eléctricos de pila de combustible son coches de cero emisiones. A diferencia de los combustibles fósiles utilizados históricamente, los FCEV no producen emisiones nocivas. Los únicos subproductos son el agua y el calor, lo que hace que el hidrógeno sea una fuente de combustible sostenible y sin emisiones. Esto reduce el costo asociado de los vehículos, ya que no requieren manipular y almacenar materiales tóxicos. Otros costos reducidos de las baterías radican en el hecho de que no es necesario cambiarlas, cargarlas o administrarlas de otra manera, lo que reduce los costos de mano de obra y tiempo.
Los FCEV también tienen calificaciones de eficiencia mejoradas en comparación con el motor de combustión interna típico de un automóvil. Las celdas de combustible de hidrógeno generalmente cuentan con una Clasificación de eficiencia energética del 40 % al 60 %, mientras que el vehículo típico de gasolina tiene alrededor de un 25% de eficiencia.
Los FCEV no solo son más eficientes, sino que también tienen una gran confiabilidad. Se ha comprobado que esta tecnología continúa funcionando en las condiciones más duras, incluidos entornos gélidos de hasta menos 40 grados Fahrenheit y entornos climáticos hostiles como desiertos y huracanes. Incluso los entornos de trabajo exigentes y acelerados pueden beneficiarse de la implementación de vehículos con celdas de combustible de hidrógeno.
Los vehículos del futuro
No hay duda de que los vehículos impulsados por hidrógeno ocuparán una parte importante del mercado en el futuro. Tienen una amplia gama de beneficios que solo aumentarán a medida que la tecnología se desarrolle más.
