{"id":131364,"date":"2011-10-07T16:50:44","date_gmt":"2011-10-07T15:50:44","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131364"},"modified":"2011-10-07T16:50:44","modified_gmt":"2011-10-07T15:50:44","slug":"utilizacion-de-pilas-de-combustible-en-automocion-ventajas-inconvenientes-y-retos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2011\/10\/07\/131364","title":{"rendered":"Utilizaci\u00f3n de pilas de combustible en automoci\u00f3n: ventajas, inconvenientes y retos"},"content":{"rendered":"

<\/a>Autor: [Baudilio Coto-Universidad Rey Juan Carlos]<\/strong><\/p>\n

La historia de los medios de transporte y de las tecnolog\u00edas del hidr\u00f3geno, (muy relacionadas con las tecnolog\u00eda de pilas de combustible), han tenido hasta hace unos pocos a\u00f1os unas vidas paralelas. Exceptuando los medios de transporte basados en energ\u00eda e\u00f3lica (barcos) o en \u201cfuerza bruta\u201d (carros), la historia comienza entre el \u00faltimo tercio del siglo XVIII y la primera mitad del siglo XIX con la invenci\u00f3n casi consecutiva del autom\u00f3vil, el submarino, el globo, el barco de vapor, la locomotora y el tranv\u00eda. Fue por entonces cuando primero se descubri\u00f3 el hidr\u00f3geno, y se empez\u00f3 a producirlo y estudiarlo, y m\u00e1s tarde se descubri\u00f3 el fen\u00f3meno de las pilas de combustible.<\/p>\n

Hace doscientos a\u00f1os, el ingeniero suizo Fran\u00e7ois Isaac de Rivaz invent\u00f3 un motor de combusti\u00f3n interna que funcionaba con una mezcla de combustible de hidr\u00f3geno y ox\u00edgeno, pero el autom\u00f3vil que dise\u00f1\u00f3 para el motor fue un fracaso. Los primeros autom\u00f3viles el\u00e9ctricos se inventaron unos 25 a\u00f1os m\u00e1s tarde, mucho antes de que aparecieran los Sres. Daimler, inventor del motor a gas moderno en 1885, y Benz, titular, en 1886, de la patente DRP 37435 por un autom\u00f3vil a gasolina.<\/p>\n

A principios del siglo XX, los autom\u00f3viles el\u00e9ctricos eran m\u00e1s comunes que los modelos a gasolina, por muchas de las razones por las que hoy los consumidores se interesan nuevamente por los autom\u00f3viles el\u00e9ctricos: no produc\u00edan emanaciones nocivas, eran silenciosos y m\u00e1s f\u00e1ciles de manejar. La posibilidad de sustituir los motores de combusti\u00f3n interna alimentados por combustibles f\u00f3siles por sistemas alternativos, m\u00e1s eficientes y con menores emisiones, ha sido objeto de estudio desde los a\u00f1os 60. La viabilidad de utilizar pilas de combustible como posible alternativa qued\u00f3 demostrada en los a\u00f1os 70. Entonces, \u00bfpor qu\u00e9 los autom\u00f3viles a gasolina, m\u00e1s contaminantes, coparon el mercado? Esto sin duda se debe a varios factores, pero su elevado coste, como raz\u00f3n de peso muy importante, ha hecho que a\u00fan a d\u00eda de hoy su comercializaci\u00f3n no sea competitiva.<\/p>\n

El Observatorio de Prospectiva Tecnol\u00f3gica Industrial (OPTI<\/a>) ha realizado no hace demasiado tiempo un estudio \u201cHidr\u00f3geno y Pilas de Combustible\u00bb donde se estima que en 2020 existir\u00e1n en Europa nueve millones de veh\u00edculos propulsados por hidr\u00f3geno (5% del parque automovil\u00edstico). Para atender la demanda de hidr\u00f3geno de dichos veh\u00edculos se requerir\u00e1 un m\u00ednimo de 5.000 \u2013 10.000 estaciones de servicio de hidr\u00f3geno (\u201cHidrogeneras\u201d). Entre las pocas cosas claras a d\u00eda de hoy en relaci\u00f3n con el porvenir del hidr\u00f3geno destaca la uni\u00f3n entre uso de hidr\u00f3geno y pilas de combustible. Estas \u00faltimas tienen una previsible aplicaci\u00f3n en el transporte, teniendo en cuenta que el grado de desarrollo tecnol\u00f3gico de las pilas de combustible hace pensar que esta opci\u00f3n es bastante probable de que tenga \u00e9xito y de hecho las principales marcas automovil\u00edsticas han presentado en los \u00faltimos a\u00f1os prototipos de coches propulsados por hidr\u00f3geno.<\/p>\n

La aplicaci\u00f3n de esta tecnolog\u00eda en veh\u00edculos de automoci\u00f3n tiene unos requerimientos diferenciadores respecto de otros usos que condicionan el tipo de pila a utilizar, su rendimiento y coste final. Entre los requisitos m\u00e1s importantes se encuentran:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 El peso y volumen de todo el sistema (incluyendo los subsistemas adicionales necesarios) ha de ser bajo.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 El tiempo de autonom\u00eda ha de ser largo.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La temperatura de operaci\u00f3n no deber\u00eda ser excesivamente elevada.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 El tipo de combustible y el almacenamiento del mismo son cr\u00edticos.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La velocidad de respuesta ha de ser r\u00e1pida, tanto en el calentamiento inicial como en la adaptaci\u00f3n a la potencia demandada.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 La durabilidad de los componentes ha de ser alta, permitiendo una vida \u00fatil superior a 10 a\u00f1os.<\/p>\n

Por ello, las pilas de membrana polim\u00e9rica (PEMFC) y las de metanol (DMFC), cuyos combustibles son el hidr\u00f3geno y el metanol diluido, respectivamente, parecen las m\u00e1s adecuadas para cumplir estos requerimientos. Con una baja temperatura de funcionamiento, alrededor de 80\u00b0C, las PEM pueden alcanzar r\u00e1pidamente la temperatura operativa. Estas pilas pueden ofrecer una eficacia superior al 60% comparada con el 25% que se consigue con los motores de combusti\u00f3n interna. Permite una gran reducci\u00f3n de emisiones de gases de efecto invernadero (la reducci\u00f3n puede llegar a ser del 50%, y a\u00fan mayor si el combustible es el hidr\u00f3geno). Su uso va vinculado a un motor el\u00e9ctrico, con ello, la eliminaci\u00f3n de componentes m\u00f3viles, en teor\u00eda, deber\u00eda mejorar la durabilidad y desde un punto de vista geopol\u00edtico, permitir\u00eda una reducci\u00f3n de la dependencia energ\u00e9tica, ya que el combustible se podr\u00eda obtener de fuentes distintas (biocombustibles, gas natural, carb\u00f3n, etc.) frente a la dependencia del suministro de los combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n

Investigaciones efectuadas en el Pembina Institute indican que los veh\u00edculos que emplean metanol como combustible pueden alcanzar eficiencias de 1.76 veces las de veh\u00edculos impulsados por un motor de combusti\u00f3n de gasolina. Las pilas de combustible PEM tienen adem\u00e1s la mayor densidad energ\u00e9tica de entre todas las actuales pilas de combustible, un factor crucial a la hora de considerar el dise\u00f1o de veh\u00edculos. Adem\u00e1s, el electrolito polim\u00e9rico s\u00f3lido ayuda para minimizar la corrosi\u00f3n y evitar problemas de gesti\u00f3n. Un posible inconveniente es la calidad del combustible. Para evitar el envenenamiento catal\u00edtico a esta baja temperatura de funcionamiento, las pilas PEM necesitan hidr\u00f3geno no contaminado como combustible.<\/p>\n

\u00a0La mayor\u00eda de los fabricantes de autom\u00f3viles ven las pilas PEM como sucesoras de los motores de combusti\u00f3n interna. General Motors, Ford, Daimler Chrysler, Toyota, Honda entre otros, disponen de prototipos con esta tecnolog\u00eda, resultando que los ensayos en carretera han sido positivos empleando distintos veh\u00edculos y lugares. Por tanto, las ventajas de esta tecnolog\u00eda respecto de los motores convencionales parecen claras, aunque tambi\u00e9n existen algunos inconvenientes, los cuales est\u00e1n principalmente relacionados con el coste de fabricaci\u00f3n y de operaci\u00f3n de los dispositivos y con su durabilidad:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Los costes de fabricaci\u00f3n son altos, parcialmente a\u00fan debido al hecho de que no haya una producci\u00f3n a gran escala.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Algunos componentes se encuentran en condiciones, vinculadas al proceso electroqu\u00edmico, altamente corrosivas y por tanto su durabilidad es muy baja.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se requiere un catalizador muy caro, que normalmente es de platino y por tanto genera una gran dependencia de este componente.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 En el caso del hidr\u00f3geno, normalmente se precisa un combustible de alta pureza que adem\u00e1s entra\u00f1a una gran dificultad y riesgo relacionados con su almacenamiento.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 A d\u00eda de hoy, es clara la escasez de infraestructuras relacionadas con el repostaje de los nuevos combustibles. En el caso del hidr\u00f3geno, la infraestructura existente no es adaptable, cosa que en cambio s\u00ed que ser\u00eda m\u00e1s sencilla para combustible l\u00edquido como el metanol.<\/p>\n

Por todo ello, los retos a los que actualmente se enfrenta esta tecnolog\u00eda de cara a su comercializaci\u00f3n masiva en un futuro m\u00e1s o menos inmediato son los siguientes:<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se ha de conseguir una reducci\u00f3n de costes en la fabricaci\u00f3n.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se han de reducir los costes de operaci\u00f3n hasta l\u00edmites similares a los de los motores de combusti\u00f3n (aprox. 12$\/kW).<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se ha de lograr un aumento del tiempo de vida \u00fatil que se acerque, al menos, a los 15 a\u00f1os.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se ha de reducir el peso y volumen del sistema y de los subsistemas involucrados en el conjunto de la pila de combustible.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se ha de mejorar el rendimiento de los reformadores de combustible (en el caso de que se incluya dicho sistema frente a la posibilidad de almacenamiento).<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Se han de mejorar los sistemas de almacenamiento y producci\u00f3n de hidr\u00f3geno y se ha de reducir el coste de producci\u00f3n.<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 En el caso de las PEMFC, se requiere el desarrollo de una econom\u00eda del hidr\u00f3geno que asegure su distribuci\u00f3n, disponibilidad y fiabilidad a un coste competitivo respecto de los combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Autor: [Baudilio Coto-Universidad Rey Juan Carlos] La historia de los medios de transporte y de las tecnolog\u00edas del hidr\u00f3geno, (muy relacionadas con las tecnolog\u00eda de pilas de combustible), han tenido hasta hace unos pocos a\u00f1os unas vidas paralelas. Exceptuando los medios de transporte basados en energ\u00eda e\u00f3lica (barcos) o en \u201cfuerza bruta\u201d (carros), la historia comienza entre el \u00faltimo tercio del siglo XVIII y la primera mitad del siglo XIX con la invenci\u00f3n casi consecutiva del autom\u00f3vil, el submarino, el globo, el barco de vapor, la locomotora y el tranv\u00eda. Fue por entonces cuando primero se descubri\u00f3 el hidr\u00f3geno, y\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[545,543,547,546],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131364"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=131364"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131364\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":131365,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/131364\/revisions\/131365"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=131364"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=131364"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=131364"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}