La pila de combustible de hidrógeno, la energía del futuro

Los motores eléctricos se presentan como alternativa limpia a los motores de combustión, pero hay una tercera vía: la pila de combustible de hidrógeno.

Pepe Burgaleta

La pila de combustible de hidrógeno.
La pila de combustible de hidrógeno.

En los últimos años nos hemos aburrido de escuchar que los motores de gasolina con los que funcionan nuestras motos no tienen futuro, que hay que atajar la contaminación, y que la solución es utilizar vehículos que no emitan gases ni partículas. Todo sería muy bonito si realmente hubiese una alternativa viable en este momento. El futuro deparará lo que la tecnología consiga, pero lo que es cierto es que actualmente los vehículos de movilidad individual eléctricos en general, y las motos en particular, están lejos de cumplir las expectativas de los usuarios.

La alternativa que se plantea actualmente es sustituir el depósito de gasolina por una batería, y el motor de combustión interna por uno eléctrico. Sobre los segundos pocos ponen pegas, pero su alimentación requiere baterías pesadas que tienen poca capacidad. Con un depósito de gasolina una moto cubre al menos 250 km, y puede volver a llenarse en un par de minutos como mucho. Una batería que permite 100 km de autonomía a velocidades bastante inferiores tarda horas en volver a estar cargada. Los coches, capaces de albergar baterías mucho más grandes y pesadas y arquitecturas híbridas con menos consumo tienen un sentido; las motos, poco más allá del tráfico urbano con recorridos diarios cortos.

El tiempo es oro

Una solución puede ser encontrar esa batería que todo el mundo busca, que tenga gran capacidad y velocidad de carga, pero de momento no existe. En cualquier caso, actualmente parece que los esfuerzos están centrados en este tipo de vehículos, y quizás por ello los grandes fabricantes de momento no han movido ficha en este terreno. Sin embargo, hay planteada otra vía, en la que sobre todo los fabricantes japoneses han puesto su mirada, la pila de combustible, o los vehículos de hidrógeno, como son conocidos.

Cuando a alguien se le menciona el nombre de este elemento, inmediatamente salen a la luz las imágenes del zeppelín Hindenburg ardiendo en Nueva Jersey en mayo de 1937, y todos claman por su peligrosidad, como si la gasolina o el gas derivado del petróleo no ardiese ni explotase. Para muchos existe la sensación que ir en un vehículo en el que hay un depósito de hidrógeno es poco menos que hacerlo en una bomba con una espoleta activada.

Fuell Cell 03
La pila de combustible de hidrógeno.

Dejando al margen estos prejuicios, la pila de combustible es un sistema complejo y que todavía necesita desarrollo, además de toda una infraestructura de generación y distribución del gas que no existe en este momento, pero que también plantea una serie de importantes ventajas frente a lo que tenemos actualmente, especialmente para las motos.

Una pila de combustible es un sistema que realmente tiene un funcionamiento muy sencillo. Por un lado metes hidrógeno, por el otro oxígeno, ambas sustancias reaccionan teniendo como producto resultante agua y si colocas cada una en el polo de una pila, logras establecer una corriente eléctrica entre ambos. Esto, que dicho así es tan sencillo, en la práctica es bastante más complicado, pero para eso están los ingenieros, físicos, matemáticos y el resto de los prohombres que están desarrollándolas. Esta corriente eléctrica que creas puede regularse con la cantidad de aporte de ambos elementos. El hidrógeno lo almacenas en el vehículo, licuado en un depósito a presión, y el oxígeno lo sacas del aire atmosférico.

Suzuki ha sido quien más ha investigado el uso de la pila de combustible en las motos 

Una vez que estableces la corriente la puedes usar para alimentar el motor y la batería del vehículo, de manera que la autonomía se multiplique con una corriente bastante más pequeña que en un vehículo eléctrico convencional. Es más o menos como un híbrido, pero en vez de un motor de combustión interna, tienes un sistema que no produce emisiones.

El hidrógeno

El primer problema es desarrollar la pila y adaptarla al vehículo, en esto los japoneses llevan la delantera, y actualmente hay dos automóviles con un origen de este tipo, el Toyota Mirai y el Honda Clarity, a los que hay que sumar el Hyundai Nexo. Mercedes decidió parar el desarrollo de su GLC con pila de combustible por los altos costes de desarrollo. En el año 2011 Suzuki presentó un Burgman dotado de esta propulsión, realizado en colaboración con la empresa británica Inteligent Energy, y homologado en Europa, pero no volvimos a saber de él.

Suzuki Burgman Fuel Cell 02
La pila de combustible de hidrógeno.

Si alguien consigue desarrollar una pila con el tamaño y la eficacia necesaria, llega el momento de almacenar el hidrógeno. En principio no tiene más problema que instalar un depósito con la suficiente capacidad, pero el problema es cómo llenarlo. Aunque el hidrógeno es una sustancia que lleva almacenándose, transportándose y consumiéndose mucho tiempo, no hay una red de distribución mínimamente densa en la actualidad, algo que debería crearse. El hidrógeno se almacena licuado y habría que coordinar los sistemas adecuados para el repostaje.

Aunque el hidrógeno es un elemento muy abundante en la naturaleza, no se encuentra de forma libre, sino combinada con otros elementos, en realidad con casi todos, y para obtenerlo hay que descomponer estas sustancias. Actualmente la forma habitual es el denominado reformado con vapor de agua del gas natural, combinando metano con vapor de agua y obteniendo CO2 e hidrógeno y energía. Obviamente no es el proceso más adecuado si de lo que se trata es de lograr eliminar las emisiones nocivas. Al igual que con el gas natural, hay otras sustancias como masa forestal que también son susceptibles de ser empleadas.

Estacion Servicio 02         La pila de combustible de hidrógeno.

El método que tendría que emplearse para que todo fuese “verde”, es la electrólisis del agua. En este caso, aportando electricidad se logra separar el hidrógeno y el oxígeno. El problema tradicional ha sido que era necesario un elevado aporte de energía para lograrlo, ya que el agua es muy poco conductora. Actualmente los procesos han mejorado con la incorporación de catalizadores, pero para crear un proceso que fuese completamente inocuo en términos de emisiones, debería realizarse con energías renovables. Agua hay en el mar toda la que necesitemos. Actualmente la eficiencia de los procesos de electrólisis rondan el 80%, de manera que por cada kW gastado, se obtienen unos 800 W en forma de hidrógeno. Más o menos con 1 MW se obtienen 20 kg de hidrógeno.

En los JJ.OO. de Tokio 2021 todos los vehículos tendrán pila de combustible

Algo de los que esta alternativa se tendrá que desprender es de ese mito de gas explosivo que el hidrógeno lleva asociado. Y lo cierto es que lo es, pero no más que otras sustancias como la gasolina. En ambos casos es necesaria la presencia de oxígeno y de una fuente de energía para la combustión. Sin embargo, el hidrógeno tiene alguna ventaja en este aspecto, ya que está almacenado a alta presión. Obviamente los depósitos ya cuentan con grandes medidas de seguridad y en su interior albergan hidrógeno con un 99,99% de pureza. Al estar a muy alta presión, en caso de fuga, el gas sale muy deprisa, de manera que la llama no tiene posibilidad de retroceder hacia el depósito. Además se trata de un gas muy ligero, de manera que la fuga asciende verticalmente sin afectar al vehículo. Si no se consigue apagar, solo hay que esperar que se acabe, y además el producto resultante es agua, nada contaminante.

Suzuki Fuell Cell 04
La pila de combustible de hidrógeno.

El precio del hidrógeno es actualmente en países que disponen de estaciones de servicio públicas como Alemania de unos 9 €/kg, que suponen una autonomía de unos 125 km en un automóvil. El precio en el futuro dependerá mucho del coste de producción del hidrógeno, y, no nos hagamos ilusiones, de los impuestos con que nos graven.

En los Juegos Olímpicos de Tokio que se iban a celebrar este año y que se han pospuesto para 2021 está previsto que todo el transporte se realice con vehículos dotados de pila de combustible de hidrógeno, una excelente manera de promocionar esta tercera vía por parte del país que de momento más cree en ella.

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