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¿Qué es el coche de hidrógeno y por qué podría permitir el futuro de los coches eléctricos?

José Luis Gómez | @jlgomez1995 | 14 Feb 2021
Toyota Mirai 2021 08
Toyota Mirai 2021 08

Que en un futuro más cercano que lejano el grueso de los coches que se venderán estarán impulsados por un motor eléctrico es algo que todos damos por hecho, sobre todo viendo como la normativa va dando pasos agigantados al respecto, y para muestra ahí tenemos varios ejemplos, como que Reino unido planea prohibir los coches diésel y gasolina para 2030, o que la Euro 7 serán tan estricta, que los coches deberán homologar unas emisiones de casi de la mitad, e incluso arrastrando un remolque.

Los motores eléctricos son el futuro por eficiencia y estar libres de emisiones, pero el cómo alimentarlos en nuestros coches aún debe "pulirse".

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Además, un motor eléctrico plantea una serie de ventajas sobre uno de combustión interna, más allá de que está libre de emisiones contaminantes como CO2, NOx o partículas de hollín: el rendimiento de un motor eléctrico es mucho mayor, estamos hablando de un 90 % frente a un 30 %, como norma general, además de proporcionar un par instantáneo nada más comienza a girar y poder casi "dibujar" esa curva al gusto, sin olvidar unos menores costes de mantenimiento y mayor fiabilidad/duración.

¿Qué es el hidrógeno y cómo funciona un coche de hidrógeno?

El hidrógeno es el elemento más básico que podemos encontrar en la naturaleza, un átomo compuesto en su elemental por un único protón en el núcleo y un electrón girando en torno a él, aunque existen dos isótopos más que son menos abundante, el deuterio con un neutrón y el tritio con tres. Sin embargo, al margen de esta definición química, a nuestros ojos se presenta en forma de un gas compuesto por hidrógeno molecular (H2), el cual es incoloro, inodoro e insípido, y aunque se encuentra de forma casi residual en aire que respiramos, bien podría pasar por él.

No obstante, el hidrógeno es el elemento más abundante del Universo (75 %), pero por desgracia para nuestra industria no está presente en forma de gas, sino combinado con otros elementos, como por ejemplo con el oxígeno en el agua (H2O), con el carbono en prácticamente la totalidad de la materia orgánica, y también en los ácidos y los combustibles, entre otras sustancias.

En un coche de hidrógeno se hace reaccionar este gas con el oxígeno del aire para obtener electricidad que alimenta al motor eléctrico y agua como residuo.

Como contamos más adelante, para hacer funcionar un coche de este tipo se necesita un hidrógeno molecular en forma de gas, el cual se obtiene de forma industrial, normalmente mediante un proceso de electrólisis. Así pues, mediante una serie de reacciones redox (oxidación-reducción), el hidrógeno molecular que se encuentra a alta presión en el depósito del vehículo reacciona con el oxígeno del aire, dando lugar a una corriente eléctrica que se utiliza para hacer girar un otro eléctrico y a unos gotas de agua se expulsan en forma de residuo. Se trata pues de una reacción exotérica inversa a la electrólisis, que nos libera energía en forma de electricidad en lugar de tener que suministrarla, y es que en cierta medida, si vemos el procedo de forma global, y salvando las distancias, podemos entender al hidrógeno como una suerte de batería, pues en primer lugar lo obtener del agua suministrando electricidad, para luego, volver a conseguir agua liberando una cantidad de electricidad menor (el maravilloso rendimiento).

La problemática del coche eléctrico con baterías

Sin embargo, el problema de los coches eléctricos es evidente, y no es otro que la recarga, más que las baterías en sí. Esa problemática podemos dividirla en una doble vertiente, tiempo e infraestructura. Por un lado, la red de puntos de carga rápida que podemos considerar más o menos estándar hoy día es de 50 kW, lo que quiere decir que en "llenar la batería" de nuestro eléctrico típico nos llevará una hora. Además, existe una serie de limitaciones para acelerar ese proceso, como que cuanto más rápido se carga una betería, antes de degrada, por lo que la técnica debe ir avanzando de forma que permita seguir manteniendo un compromiso entre ambos factores, y por otro, que el coste de instalar un punto de recarga de mayor potencia es muy, muy elevado, y hasta incluso puede suponer redimensionar la derivación eléctrica a esa zona (piensa que la potencia de una casa de 100 m2 se estima en 5,75 kW). Igualmente, tampoco nos debemos olvidarnos de toda la problemática asociada con esos puntos de recarga, como que no hay los suficientes, no todos funcionan, usarlos nos es tan sencillo como parece, problemas en la aplicación, estar registrado en varias compañías...

¿Por qué son interesantes los coche con pila de hidrógeno?

Es justo ahí cuando los "coches de hidrógeno" parecen tener la solución, y puede que así sea. De hecho, eso parece que es lo que piensa Toyota con el Mirai, como pensó hace casi 25 años con los híbridos y su Prius, y ahora se ha demostrado que estaba en lo cierto. Este tipo de vehículos disponen de un motor eléctrico para moverlos, pero en lugar de almacenar la energía eléctrica en una batería, la "obtienen sobre la marcha" mediante una pila de hidrógeno. El procedimiento es sencillo, ese coche reposta hidrógeno en lugar de gasolina o diésel, el cual, mediante una serie de reacciones químicas de oxidación-reducción (redox) reacciona con el oxígeno del aire y se transforma en agua, que es expulsada como residuo, y en electricidad. Esa electricidad se almacena en una pequeña batería, de 1 ó 2 kWh, que actúa como una especia de "volante de inercia" para asegurar que llega un flujo continuo y estable de electricidad al motor.

Un coche con pila de hidrógeno es impulsado por un motor eléctrico que obtiene la electricidad a partir de un proceso químico en el que reacciona hidrógeno y oxígeno dando lugar a agua y electricidad.

Con ello se soluciona prácticamente todos los problemas del coche eléctrico tradicional, pues el tiempo y proceso de repostaje es similar al de un coche tradicional, y en cuanto a la red de repostaje, "sólo" bastaría con añadir un depósito y surtidor adecuado junto a las estaciones de servicio convencionales, algo así como sucede con el GLP. Además, sería incluso posible crear una empresa similar a la CLH (Compañía Logística de Hidrocarburos) que se encargue del abastecimiento del mismo.

Por tanto, en el momento que se empiece a invertir por parte de los gobiernos, directamente o mediante incentivos, en esas infraestructura, las marcas se moverían rápidamente al desarrollo y perfeccionamiento de los vehículos con pila de hidrógeno. Es más, incluso esos gobiernos podrán crear su "propia red impuestos" en torno al hidrógeno comercializado, igual que sucede con el diésel y la gasolina, cosa que no pueden hacer con la electricidad de forma tan apabullante, siendo el momento en el que se den cuenta del ello cuando se pongan manos a la obra.

La ventaja del hidrógeno es que puede tratarse "como" el GLP: suministrarse en gasolineras como otro combustible más y llenar el depósito en 5 minutos.

Otro factor que acelerará en unos años (10 o 15) esa tendencia a favor del hidrógeno será el transporte por carretera. Hace poco hemos conocido como los principales fabricantes de camiones europeos han acordado que no van a comercializar más camiones diésel a partir de 2040, y a día de hoy, la única alternativa viable es el hidrógeno, ya que la batería que necesitarían sería demasiado grande y pesada, y el tiempo de carga inasumible. En este sentido ya nos hemos hecho eco de diferentes proyectos más o menos desarrollados , como los 7 camiones de Hyundai (XCIENT Fuel Cell) que circulan por Suiza o prototipos de Mercedes-Benz.

El hidrógenos tampoco está exento de problemas

Sin embargo, no es oro todo lo que reluce, pues al igual que sucede con los coches eléctricos y la obtención de la electricidad que necesitan, lo mismo ocurre con el hidrógeno. Es decir, de "nada sirve" tener un coche que no contamine si trasladamos esa contaminación a la obtención de su combustible. El hidrógeno que consumen estos vehículos se llama dihidrógeno, pues está formado por dos átomos de hidrógeno (H2). Resulta que el hidrógeno como tal, como elemento, es uno de los más abundantes en el universo y en nuestro planeta, pero ese H2 que necesitamos no lo es, por lo que debemos obtenerlo a partir de otras sustancias, como pueden ser los hidracarburos, lo cual no sería lo más ecológico.

Otra forma de conseguirlo es mediante electrólisis, que consiste en sumergir dos electrodos en agua (H2O) y hacer pasar una corriente eléctrica que puede obtenerse mediante paneles fotovolticos, descomponiendo dicha corriente el agua en oxígeno e hidrógeno. El inconveniente de ello es que este proceso se muestra realmente eficaz con agua dulce, uno de nuestros bienes más preciados, aunque ya se están empezando a obtener resultados muy positivos con agua salada del mar (muy abundante) sin someterla a procesos de desalación.

Para que que el hidrógeno resulte tan ecológico como debiera es necesario de obtenerlo de una forma limpia, por ejemplo, mediante electrólisis a partir del agua del mar.

Espero que esta pequeña radiográfica del panorama que puede que se nos avecine en el mundo de la automoción te haya resultado interesante, y ahora veas coches como el Toyota Mirai con otros ojos, pero sobre todo, tengas presente que existen más alternativas al coche eléctrico con baterías al que todos aludimos, conociendo las ventajas e inconvenientes de cada tecnología.

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