Funcionamiento de la pila de combustible en coches a hidrógeno

Funcionamiento de la pila de combustible en coches a hidrógeno

Además de diesel, gasolina,. Híbridos y eléctricos, hay autos que se alimentan de hidrógeno. Tienen una celda de combustible y, además del hidrógeno, usan su propio oxígeno del aire para generar electricidad, pero ¿cómo funciona exactamente esta celda de combustible?

Desde hace mucho tiempo, ya no nos preguntamos ¿diésel o gasolina? Ahora hay muchas otras opciones y, aunque los autos eléctricos son los que hacen más ruido de los medios, la verdad es que hay otras soluciones. Los híbridos eléctricos son, por el momento, los más bienvenidos que están teniendo. Pero también hay autos con celdas de combustible; es decir, aquellos que trabajan con hidrógeno.

Es un dispositivo electroquímico instalado en vehículos, gracias al cual el flujo continuo de combustible y oxidante produce una reacción química controlada para suministrar corriente eléctrica a un circuito externo. Es decir, explicado de manera muy vaga, cómo funciona un automóvil de hidrógeno. Pero vale la pena profundizar en el asunto y también en las ventajas que nos ofrecen.

¿Cómo funciona la pila de combustible en un automóvil de hidrógeno?

Estos autos se llaman ‘celda de combustible’ porque, de hecho, tienen una ‘celda de combustible’. También se puede llamar una celda de combustible o una celda de combustible, que son otros nombres válidos para el sistema. Y se refieren específicamente a ese dispositivo de conversión de energía electroquímica, que funciona de manera similar a una batería.

Pero hay una diferencia importante y es que el diseño de este dispositivo está destinado a suministrar continuamente los reactivos consumidos. Esto significa que produce constantemente electricidad a partir de una fuente externa de combustible y oxígeno, u otro agente oxidante, mientras que una batería realiza su reacción para el almacenamiento de energía. No solo el propósito es diferente, sino también la operación.

La electricidad se logra con hidrógeno y oxígeno.

Lo que sucede en una batería es una reacción de electrodos, que cambian dependiendo de si está cargada o descargada. Y en una pila de combustible, sin embargo, los electrodos son catalíticos y relativamente estables.

La pila de combustible es responsable de la transformación de la energía química que se almacena en los reactivos en energía eléctrica. Y en esta transformación no atraviesas las etapas de energía térmica y mecánica a través de las cuales pasas por un diesel o gasolina, de modo que la eficiencia es mayor que en un motor de combustión interna. El punto clave está en la ‘recolección’ de los electrones que se transfieren durante la reconfiguración electrónica que da lugar a los productos y, en esto, para pasarlos a través de un conductor que genera la corriente eléctrica.

El combustible, que es hidrógeno, se suministra a un electrodo que es el ánodo y sobre el cual hay un catalizador que es responsable de acelerar la reacción de oxidación del combustible. Además, hay un oxidante, que es oxígeno, que se suministra a otro cátodo diferente en el que también hay un catalizador. En estos dos ‘esquemas’ se producen oxidación y reducción, las dos reacciones que existen en dicho sistema. Y entre ambos electrodos hay una membrana que se encarga de separar el flujo de reactivos, pero también como electrolito.

En el caso de los vehículos impulsados ​​por hidrógeno, esta celda de combustible tiene los electrodos conectados, generando un flujo de electrones como fuente de energía para un motor eléctrico.

¿Cuál es la diferencia entre un automóvil de hidrógeno y uno eléctrico puro?

En un automóvil eléctrico puro, como saben, la conducción del vehículo se realiza mediante un sistema eléctrico compuesto por uno o varios motores eléctricos, ¿verdad? Y lo mismo ocurre también en un automóvil de hidrógeno. Pero la diferencia radica en la potencia de estos motores, dada por una batería eléctrica pura y una pila de combustible en el caso de los vehículos impulsados ​​por hidrógeno.

¿La diferencia entre una pila de combustible y una batería? El primero continuará produciendo electricidad mientras se le suministre tanto el combustible, que es hidrógeno, como el oxidante, que es el oxígeno en el aire mismo. Y el puro eléctrico, con batería, tiene una capacidad de energía limitada a su capacidad de almacenamiento.

Son mucho más eficientes que los automóviles con motor de combustión interna.

Es decir, un automóvil con una celda de combustible es un ‘productor’ de electricidad en sí mismo, algo que no es del todo cierto porque, por supuesto, solo transforma energía. Pero una electricidad pura es solo un consumidor de esta electricidad, que debe suministrarse externamente y simplemente almacenarse en su batería para proporcionar un suministro limitado.

¿De dónde viene el hidrógeno para estos autos y cómo se almacena?

Ahí está la ‘gran pregunta’. Debido a que no almacenarán energía eléctrica, como la electricidad pura, pero para obtenerla necesitan hidrógeno y oxígeno. El problema del oxígeno se resuelve fácilmente porque lo toma del aire, pero ¿de dónde proviene el hidrógeno? Y una vez logrado, ¿cómo lo almacena el vehículo?

Al igual que con un automóvil a gasolina o diesel, el combustible de hidrógeno almacena combustible en un tanque. Casi todos están hechos de polímero reforzado con fibra de carbono y también ubicados en un marco de aluminio. Estos tanques pueden almacenar alrededor de cinco kilos de hidrógeno, pero un automóvil puede tener 4 o 5 tanques de este tipo. Es decir, podemos tener un almacenamiento de aproximadamente 20 o 25 kg de hidrógeno.

La autonomía de estos automóviles suele ser de unos 500 km con 20 kg de hidrógeno. Porque, como mencionamos anteriormente, la eficiencia es mucho mayor por parte de la pila de combustible y del motor eléctrico que de un sistema basado en un motor de combustión interna.

Para obtener ese hidrógeno tenemos que recurrir a una hidrogenera; es decir, algo así como una estación de servicio, pero eso proporciona hidrógeno. Lo interesante es que el hidrógeno se puede obtener de fuentes de energía renovables, el problema es que la disponibilidad de estas hidrogeneras es muy limitada hoy en día.

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