Aunque suene a ciencia ficci贸n, la presencia del hidr贸geno en veh铆culos tiene una larga historia. Los instrumentos electr贸nicos de los m贸dulos utilizados en las misiones Apolo de la NASA ya estaban alimentados con 3 celdas de combustible de hidr贸geno hace m谩s de sesenta a帽os. Hoy apuntan a convertirse en los protagonistas de la movilidad urbana. Tanto las autoridades como las principales marcas de veh铆culos apuestan por el hidr贸geno como alternativa a los coches de bater铆as y auguran su auge en solo 10 a帽os.

Las celdas que sustituyen a las bater铆as

驴C贸mo funcionan los coches de hidr贸geno?
Diagrama de una celda de combustible. Wikimedia commons

Al igual que ocurre en los veh铆culos el茅ctricos, los veh铆culos de celda de combustible usan electricidad para alimentar un motor el茅ctrico. En este caso, esa electricidad se produce por medio de una celda de combustible alimentada por hidr贸geno, en vez de usar la energ铆a que procede de una bater铆a.


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El tipo m谩s habitual de celda de combustible para aplicaciones de transporte es la membrana intercambiadora de protones, emparedada entre un electrodo positivo (c谩todo) y uno negativo (谩nodo). Su funcionamiento qu铆mico se explica en dos brochazos. Para empezar, el hidr贸geno se introduce en el 谩nodo y el ox铆geno del aire se introduce en el c谩todo. Las mol茅culas de hidr贸geno (H鈧) se descomponen en protones (H鈦) y electrones por medio de una reacci贸n electroqu铆mica en el catalizador (habitualmente platino).

Los protones atraviesan la membrana hasta el c谩todo, y los electrones son conducidos hasta un circuito externo para producir trabajo (alimentando el motor el茅ctrico del coche). Posteriormente, protones, electrones y mol茅culas de ox铆geno se combinan en el c谩todo para generar agua.



M谩s eficientes y sin emisiones

Los veh铆culos el茅ctricos que funcionan con hidr贸geno son mucho m谩s eficientes (60 %) que los convencionales de combusti贸n interna (20-30 %) y no generan emisiones (s贸lo emiten vapor de agua y aire caliente).

Adem谩s, estos veh铆culos no emiten ning煤n ruido, incluso a la velocidad a la que se llega en las autopistas, ya que no tienen engranajes mec谩nicos ni se produce combusti贸n. Tambi茅n presentan la ventaja de que permiten un f谩cil escalado, dado que se pueden ir acumulando celdas de combustible para mover desde peque帽os veh铆culos hasta autobuses o camiones.


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Secci贸n del Toyota Mirai Fuel Cell expuesto en el Sal茫o Internacional do Autom贸vel 2016 S茫o Paulo, Brasil. Se muestra la pila de combustible (izquierda) y el dep贸sito de hidr贸geno de alta presi贸n (derecha). Mariordo (Mario Roberto Dur谩n Ortiz), CC BY-SA

Repostaje en 4 minutos y 700 km de autonom铆a

Durante el dise帽o del veh铆culo, el fabricante define su potencia mediante el tama帽o del motor el茅ctrico. Este motor recibe energ铆a el茅ctrica desde la celda de combustible y desde una bater铆a. Aunque te贸ricamente se podr铆a dise帽ar la bater铆a para ser recargada enchuf谩ndola, lo normal es que se recargue recuperando la energ铆a de frenado. Esta bater铆a suministra una potencia extra en determinados instantes. Tambi茅n permite suavizar la potencia suministrada por la celda de combustible. As铆 es posible aislar o apagar la celda de combustible cuando las necesidades de potencia son bajas.

Aparte del motor el茅ctrico, de la celda de combustible y de la bater铆a que recupera la energ铆a de frenado, un coche el茅ctrico movido por hidr贸geno necesita una bater铆a auxiliar de bajo voltaje para el arranque del coche y la alimentaci贸n de los accesorios del veh铆culo.

Estos veh铆culos se cargan con hidr贸geno puro, que se almacena en un dep贸sito dentro del veh铆culo. Al igual que los coches convencionales de combusti贸n interna, se pueden repostar en menos de 4 minutos y tienen una autonom铆a de unos 700 km.

Cu谩nto cuestan y que ayudas tienen

Uno de los principales problemas es que esta tecnolog铆a todav铆a es cara. El precio de estos veh铆culos es alto y est谩 al alcance de pocos bolsillos. Por el momento solo existen tres modelos de coches de hidr贸geno producidos en serie a la venta en el mundo. En Espa帽a se comercializan dos de ellos, con un precio que oscila entre los 70 000 y 76 000 鈧 . No obstante, se pueden acoger al plan de ayudas Moves III y cuentan con la etiqueta Cero de la DGT.



La infraestructura para distribuir el hidr贸geno todav铆a est谩 en las primeras etapas de implementaci贸n. Este hidr贸geno se suele obtener por reformado con vapor del metano presente en el gas natural, aunque ser铆a preferible obtenerlo a partir de la electrolisis del agua mediante fuentes de energ铆a renovables (solar fotovoltaica, e贸lica, etc.).

El hidr贸geno debe estar comprimido (a 700 atm贸sferas de presi贸n) para que no ocupe mucho, lo que exige enormes recursos para su refinamiento antes de llegar a la hidrogenera.



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Repostaje en una hidrogenera de Arag贸n. CNH2, CC BY

Su tal贸n de Aquiles

Precisamente aqu铆 reside otro punto d茅bil de esta tecnolog铆a: la dificultad de repostaje. Actualmente s贸lo existen seis estaciones de repostaje de hidr贸geno en Espa帽a, situadas en las provincias de Albacete, Ciudad Real, Huesca, Madrid, Sevilla y Zaragoza. De ellas, s贸lo 3 son de uso p煤blico.

El precio actual del hidr贸geno es de unos 10 鈧/kg y el consumo t铆pico de estos veh铆culos es de 0,8 kg/100 km. Estar铆amos hablando de un coste de unos 8 鈧/100 km. Es m谩s bajo que para un coche de gasolina, pero sigue siendo superior al consumo de un coche el茅ctrico, cuyo coste de recarga dom茅stica es de 1-2 鈧/100 km. Eso s铆, la recarga de un coche el茅ctrico es mucho m谩s lenta.

Otro aspecto que preocupa es la seguridad. El hidr贸geno es un gas incoloro, inodoro, no t贸xico, que se dispersa f谩cilmente y que tiene una temperatura de autoignici贸n muy elevada (585 潞C). Por contra, tiene un rango amplio de concentraciones en aire (entre 4-75 % en volumen) en las que puede producirse ignici贸n. Sin embargo, la concentraci贸n de hidr贸geno a partir de la cual la mezcla es inflamable es superior a la del propano de nuestras casas o los vapores de la gasolina.

Adem谩s, la industria del refino acumula d茅cadas de experiencia en su producci贸n, transporte y uso, y los fabricantes de autom贸viles han dedicado mucho tiempo a dise帽ar dep贸sitos de hidr贸geno con la suficiente resistencia, incluso ante potenciales accidentes.



Todo esto nos hace ser optimistas en cuanto a una aplicaci贸n a medio plazo de esta tecnolog铆a. Como muestra de ello, est谩 la creaci贸n del Centro Nacional de Experimentaci贸n de Tecnolog铆as de Hidr贸geno y Pilas de Combustible (CNH2) en Puertollano (Ciudad Real) en el 2007, y la reciente celebraci贸n del congreso internacional H2 Revolution en esta misma ciudad.

Rafael Camarillo Blas
Profesor Titular de Ingenier铆a Qu铆mica
Universidad de Castilla-La Mancha

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