Tecnología

Todo lo que necesitas saber acerca de los vehículos de hidrógeno

Qué son, cuáles son las ventajas y por qué Elon Musk asegura que son para idiotas

Los vehículos eléctricos son el futuro, creo que eso es algo que queda claro, sin embargo, la manera de obtener la electricidad que alimenta los motores sigue siendo un importante punto de debate en la industria. Actualmente se cree que los automóviles con baterías que se recargan post uso es la mejor apuesta. Tesla Motors apoya esta idea; tanto, que actualmente están construyendo la fábrica de baterías automotrices más grande del mundo y hay rumores de que Apple se alió con el fabricante de baterías automotrices más grande de China para entrar en este mercado. Sin embargo, esa no es la única forma propuesta, los automóviles de hidrógeno son otra de las opciones y muchos creen que podrían ser la mejor respuesta a largo plazo.

El prototipo de Toyota muestra qué tan comprometidas están algunas marcas con esta tecnología
El prototipo de Toyota muestra qué tan comprometidas están algunas marcas con esta tecnología

Básicamente, un vehículo de hidrógeno utiliza este gas, mezclado con oxígeno, para producir electricidad y potenciar un automóvil y el modelo de uso es similar al actual. Los usuarios necesitan llenar el tanque del vehículo con hidrógeno a presión para utilizar su automóvil. El rango ofrecido por un tanque de hidrógeno es similar al de los actuales vehículos de gasolina. Además, los vehículos de hidrógeno tienen una gran ventaja sobre los vehículos eléctricos que se conectan para cargar la batería: actualmente, llenar un tanque de hidrógeno toma aproximadamente 10 minutos, mientras que un automóvil eléctrico tarda mucho más. Y, por si fuera poco, después del procesar el hidrógeno para producir electricidad, el subproducto generado por esta tecnología es vapor de agua.

Cómo funciona el motor de hidrógeno

Una celda de combustible de hidrógeno es una máquina simple. La tecnología gira en torno a una membrana de intercambio de protones. En un lado de la membrana hay hidrógeno puro y en el otro lado hay aire. El aire está compuesto aproximadamente por 80% de nitrógeno y 20% de oxígeno. La membrana de intercambio de protones es vital porque a los átomos de hidrógeno y oxígeno realmente les gusta combinarse. Específicamente, dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno siempre tratarán de unirse y crear una molécula de agua.

La membrana permitirá que los átomos de hidrógeno pasen a través del oxígeno, pero sólo si el átomo de hidrógeno abandona su electrón en el camino. Y, como las paredes de las celdas de combustible están forradas con metales altamente conductivos, como el platino, los electrones son atraídos y viajan a todo lo largo de la celda de combustible hasta regresar a sus átomos de hidrógeno. Esa acción crea una corriente eléctrica utilizable. Cuando el oxígeno y el hidrógeno se acoplan finalmente, obtenemos una molécula de agua y una cierta cantidad de electricidad. Así que básicamente, las células de combustible de hidrógeno generan electricidad, no generan absolutamente nada de contaminación y, además, generan moléculas de agua.

Por qué no los están desarrollando

Si esta tecnología es tan maravillosa, por qué no tienen un papel más prominente en el panorama futuro del autotransporte. Básicamente, la producción de hidrógeno es uno de los puntos más delicados a tener en consideración. Muchos expertos aseguran que utilizar vehículos con celdas de combustible de hidrógeno no reducirá las emisiones que están generando el cambio climático y otros aseguran que estos vehículos serán responsables de emitir 15% más bióxido de carbono que los motores de diesel por cada 100 kilómetros recorridos. Esto se debe a que actualmente, el único método real de producción industrial de hidrógeno es el proceso de reformado con vapor de agua de hidrocarburos, particularmente, de gas natural.

El proceso de la electrólisis del agua
El proceso de la electrólisis del agua

Este proceso genera enormes cantidades de bióxido de carbono (11.9 kilos de CO2 por cada kilo de hidrógeno producido, aproximadamente) y eso sin contar con la posibilidad de error humano en el momento de bombear y almacenar el gas natural, ya que esto podría resultar en la producción de metano, un gas mucho más nocivo en el corto plazo, en cuestiones del proceso de calentamiento global que el CO2. Básicamente, ésta es la razón por la que la industria ha dejado de lado este tipo de tecnología y ha optado por la producción de baterías recargables para potenciar los vehículos eléctricos y también es la razón de que los grandes promotores de los autos eléctricos la desprecien abiertamente.

¿Cuál es la posición de Elon Musk?

Quizás te preguntes por qué debería importarnos lo que Elon Musk piense del hidrógeno, sin embargo, el CEO de Tesla se ha convertido en el zar de los automóviles eléctricos y, prácticamente, Tesla se ha encargado de romper todos los tabúes que giraban en torno a esta tecnología. Entonces, lo que piense el Tony Stark real acerca de esta tecnología realmente tiene peso.

En el pasado, Musk ha dicho que los vehículos de celdas de combustible de hidrógeno son increíblemente estúpidos y que el proceso de convertir hidrógeno en electricidad es excesivamente caro, mientras que los precios de las baterías siguen bajando de manera continua. Sin embargo, Musk asegura que es una estupidez gastar electricidad para producir hidrógeno y luego convertir éste en electricidad para operar un vehículo eléctrico, cuando simplemente puedes usar electricidad para cargar una batería.

Sin embargo, el hidrógeno cuenta con grandes nombres en su esquina, incluyendo a GM, Honda, Hyundai, Toyota, BMW, Daimler y Shell. Todas estas compañías están involucradas en un proyecto llamado el Concejo del Hidrógeno y, básicamente, están comprometidas a invertir $10 mil MDD en los próximos 5 años para el desarrollo de la tecnología e investigación del uso de esta tecnología en vehículos eléctricos. El compromiso es tan grande, que Hyundai y Toyota, quienes ya tienen vehículos de hidrógeno en el mercado, están regalando el combustible durante los primeros 3 años para convencer a la gente de hacer la inversión.

Por si eso fuera poco, Amazon recientemente obtuvo el derecho para adquirir 23% de Plug Power, una empresa dedicada a la fabricación de celdas de hidrógeno. Además de las acciones, Amazon comenzará a comprar una gran cantidad de celdas de hidrógeno de Plug Power para utilizar en los montacargas de sus enormes bodegas, lo que ayudará a que la compañía obtenga $70 MDD más en ganancias este año.

Nuevos avances

Y sí, los argumentos de Musk son válidos, la electrólisis es un procedimiento muy ineficiente y requiere mucha energía, sin embargo, un grupo de investigadores del US Army Research Laboratory en Aberdeen Proving Ground en Maryland, descubrió un nuevo método que promete cambiar todo lo que sabemos acerca de la producción de hidrógeno a partir de la electrólisis del agua. Estos investigadores estaban haciendo pruebas con un nuevo tipo de aluminio militar cuando descubrieron que, al entrar en contacto con el agua, el aluminio comenzaba a producir hidrógeno de manera automática.

Utilizar aluminio para realizar la electrólisis del agua (la separación de las moléculas que la conforman) no es nuevo y se ha realizado durante muchos años, sin embargo, tradicionalmente es necesario generar temperaturas extraordinariamente altas, así como añadir catalizadores que ayuden a crear la reacción, después de horas. Y sí, como Musk aseguró, la eficiencia de la electrólisis es de aproximadamente 50%, pero el nuevo método tiene casi 100% de eficiencia y separa las moléculas del agua a temperatura ambiente, sin catalizadores y en menos de 3 minutos en lugar de horas... y todo esto sucede de manera espontánea y automática.

El proceso es tan extraordinario, que muchos investigadores han comenzado a asegurar que la utilización de este aluminio podría resolver los problemas que han causado que los automóviles de hidrógeno se retrasen. Y no solamente la producción; si el proceso puede replicarse en la escala suficiente, los vehículos podrían producir hidrógeno conforme lo vayan necesitando, sin la necesidad de mantener un depósito de hidrógeno, algo que muchos expertos han catalogado como un gran peligro.

Actualmente, los investigadores están realizando pruebas para determinar si el proceso puede reproducirse de manera adecuada fuera del ambiente controlado de un laboratorio, sin embargo, todo parece indicar que así será. Ahora, un problema real es que no se sabe cuánto costaría producir este tipo de aluminio de manera masiva, ni cuáles serían los costos económicos y ambientales asociados con esto. La promesa está allí y quizás éste sea un buen momento para que la industria regrese la mirada hacia esta tecnología que promete vehículos confiables, rápidos y seguros, con un modelo de uso similar al que conocemos actualmente.

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