Electricojulio2011.1jpgAunque se les considera una categoría aparte, los automóviles Fuel Cell deben ser incluidos entre los eléctricos desde el punto de vista de la propulsión. Otra cosa es que estos vehículos no recurren a baterías, sino a un sofisticado sistema electrofísico para crear la electricidad.

Texto: Raymond Blancafort

Mercedes acaba de dar la vuelta al mundo con una serie de vehículos fuel cell, es decir, equipados con pilas de combustibles. El público en general los denomina vehículos a hidrógeno porque se utiliza este combustible para conseguir electricidad.

La creación de las pilas de combustible fue una necesidad de la industria aeroespacial: los satélites, por razones de peso y volumen, no podían embarcar pesadas baterías para asegurar su misión. Y pese a que una vez en órbita se pueda recurrir a paneles solares para lograr la electricidad necesaria, hasta que se consigue eso, es preciso disponer de abundante energía eléctrica.

El hidrógeno fue la solución. Este gas tiene tal apetencia por el oxígeno que, en cuanto entra en contacto, explota para dar como resultado agua. BMW empleó esta característica para hacer funcionar un motor convencional, convenientemente modificado, con hidrógeno. No es nada nuevo, pues el primer motor de explosión fue patentado por el suizo Isaac de Rivaz (que inventó el encendido por bujía) en 1.805, utilElectricojulio2011.2izando hidrógeno como combustible.

La ventaja de este combustible sobre la gasolina y el gasoil es que las emisiones de CO2 son nulas, ya que la combustión sólo produce agua. En este caso, vapor de agua. También las de otros gases nocivo, pero por el contrario se mantiene un elevado nivel de NO, que se produce por las altas temperaturas del interior del motor.

Combustión fría

La industria aero espacial, sin embargo, recurrió a un principio ya conocido de la física como la “combustión fría”, porque no se genera calor. El hidrógeno y oxígeno no usan una combustión (reacción química) para unirse formando agua, sino que ambos se unen por afinidad física sin dar calor. Es, para entendernos, una electrolisis inversa.

Todo se consigue haciendo fluir una corriente de hidrógeno de forma paralela a una de oxigeno, en el caso práctico, aire. Las dos corrientes están separadas por una membrana de polímero: el hidrógeno suelta un electrón que es captado por la membrana y produce electricidad. Esta membrana fue puesta a punto por DuPont y está realizada en nafion, un derivado del teflón.

La electricidad así producida alimenta el motor eléctrico como si de una batería se tratara. La ventaja de este sistema es doble: la autonomía puede superar sin problemas los 500 km. y la recarga del depósito se podría hacer en un par de minutos, como la gasolina.

Una pila de combustible que ofrezca una electricidad suficiente para alimentar un motor de 75 kW puede ocupar un volumen de 80 cm. de longitud por 30 cm. de anchura y otro tanto de altura, bastante menos que un motor convencional.

Electricojulio2011.3Los problemas prácticos a resolver, no obstante, siguen siendo notables. La red de distribución del hidrógeno es uno de ellos, quizás el más importante. El segundo es cómo obtener el hidrógeno. Lo más sencillo sería a través de la electrolisis del agua, pero ello precisaría una cantidad notable de electricidad. No es la única forma de obtenerlo, pues podría lograrse a partir de la gasolina o el alcohol, por un ciclo de reformación, aunque ello implicaría emitir CO2.

Por el contrario, algunos problemas ya están resueltos. El primero, la facilidad de explotar en contacto con el aire, pese a que para ello se necesita que la concentración de hidrógeno en el aire esté entre el 10 y el 75 %. En caso de accidente o fuga en un local cerrado, podría haber problemas. Y también se han tenido que diseñar mangueras de reportaje específicas, de alta seguridad.

Como el hidrógeno es un gas muy ligero, 1 kg. de hidrógeno ocupa a temperatura ambiente un volumen enorme, más de 1.000 litros. La solución a este problema es licuarlo por el método de someterlo a una elevada presión, que provoque bajar su temperatura inferior a -200ºC. Son presiones de 700 bares o más. De esta forma, un depósito capaz para 5 kg. de hidrógeno no ocupa mucho más que un depósito de GPL, permitiendo autonomías entre 350-500 km.