Coches con pila de combustible

Pila de combustible de hidrógeno pdf

El nombre Mirai significa “futuro” en japonés, pero para que nuestra nueva tecnología del sistema de pila de combustible de Toyota tenga éxito, sabemos que tiene que ser accesible y atractiva para la gente de hoy. Aunque el Mirai tiene una cadena cinemática muy avanzada y utiliza un nuevo tipo de combustible, es un sedán normal de tamaño medio y cuatro puertas que es tan práctico, seguro y fácil de conducir como un coche familiar con motor convencional.

Llega tan lejos como un coche de gasolina de tamaño similar con el depósito lleno de hidrógeno, y repostar desde vacío lleva entre tres y cinco minutos. La recompensa es una conducción silenciosa y suave, un gran rendimiento y la ausencia de emisiones en el tubo de escape, salvo el vapor de agua.

El repostaje de hidrógeno se realiza de la misma forma que la gasolina o el gasóleo en una gasolinera. El combustible está contenido en tanques de alta presión y se introduce en una pila de combustible, donde el hidrógeno y el oxígeno que se encuentra naturalmente en el aire reaccionan entre sí y generan electricidad.

Al igual que en un híbrido gasolina-eléctrico, la electricidad se eleva en voltaje para impulsar el motor eléctrico. Cada vez que el coche frena o reduce la velocidad, se acumula más energía en una batería, lo que contribuye a mejorar el ahorro de combustible.

Pila de combustible

Un vehículo de hidrógeno es un vehículo que utiliza combustible de hidrógeno como fuerza motriz. Los vehículos de hidrógeno incluyen cohetes espaciales alimentados con hidrógeno, así como barcos y aviones. La potencia se genera convirtiendo la energía química del hidrógeno en energía mecánica, ya sea mediante la reacción del hidrógeno con el oxígeno en una pila de combustible para alimentar motores eléctricos o, menos comúnmente, quemando hidrógeno en un motor de combustión interna[1].

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A partir de 2021 [actualización], hay dos modelos de coches de hidrógeno disponibles públicamente en mercados selectos: el Toyota Mirai (2014-), que es el primer vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) producido en masa en el mundo, y el Hyundai Nexo (2018-). También hay autobuses de pila de combustible. No se espera que los aviones de hidrógeno transporten muchos pasajeros de largo recorrido antes de la década de 2030, como muy pronto[2][3].

A partir de 2019, el 98% del hidrógeno se produce mediante el reformado de metano al vapor, que emite dióxido de carbono[4]. Puede producirse por electrólisis del agua, o por medios termoquímicos o pirolíticos utilizando materias primas renovables, pero los procesos son actualmente caros[5]. Se están desarrollando varias tecnologías que pretenden ofrecer costes lo suficientemente bajos, y cantidades lo suficientemente grandes, para competir con la producción de hidrógeno utilizando gas natural[6].

Coches de gas natural

El tipo más común de pila de combustible para aplicaciones en vehículos es la pila de combustible de membrana electrolítica de polímero (PEM). En una pila de combustible PEM, una membrana electrolítica se intercala entre un electrodo positivo (cátodo) y un electrodo negativo (ánodo). Se introduce hidrógeno en el ánodo y oxígeno (del aire) en el cátodo. Las moléculas de hidrógeno se rompen en protones y electrones debido a una reacción electroquímica en el catalizador de la pila de combustible. Los protones viajan entonces a través de la membrana hasta el cátodo.

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Los electrones se ven obligados a viajar a través de un circuito externo para realizar un trabajo (proporcionando energía al coche eléctrico) y luego se recombinan con los protones en el lado del cátodo, donde los protones, los electrones y las moléculas de oxígeno se combinan para formar agua. Consulte la infografía del vehículo eléctrico de pila de combustible (FCEV) para obtener más información sobre el proceso.

Coches de hidrógeno

En el sector del transporte, los FCEV impulsados por hidrógeno, también llamados coches de pila de combustible, podrían complementar a los BEV para lograr una profunda descarbonización de todos los segmentos del transporte. Los FCEV son los más adecuados para aplicaciones con requisitos de largo alcance, cargas útiles más pesadas y una gran necesidad de flexibilidad. La descarbonización de estos segmentos es especialmente importante, ya que consumen una gran parte de la energía total: aunque los camiones y los autobuses representarían sólo el 5% de todos los FCEV en 2050, podrían alcanzar más del 30% del potencial total de reducción de CO2 del hidrógeno en el sector del transporte.

El hidrógeno ya puede reducir el coste total de propiedad de los trenes y las carretillas elevadoras, y esperamos que todos los segmentos del transporte se sitúen en un rango del 10% en 2030. Estas reducciones de costes requieren un aumento significativo de las capacidades de fabricación. Si se hacen realidad, los FCEV tendrían costes de inversión más bajos que los BEV en los segmentos de largo alcance, con tiempos de repostaje mucho más cortos. Desde el punto de vista medioambiental, los FCEV producen entre un 20 y un 30% menos de emisiones que los coches convencionales, incluso cuando el hidrógeno se produce a partir de gas natural sin captura de carbono; con hidrógeno renovable y limpio, los FCEV emiten muy poco CO2 y requieren menos recursos y energía en el proceso de fabricación que los BEV.

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