Cómo Toyota será el primero en tener un automóvil de pila de combustible

Toyota dice que ha realizado varios avances en las celdas de combustible de hidrógeno que las harán significativamente más baratas y permitirán a la compañía vender un automóvil utilizando la tecnología de baja contaminación en 2015, años antes que sus competidores.

Concepto de hidrógeno : Toyota planea exhibir este nuevo prototipo de automóvil con celda de combustible de hidrógeno en el Salón del Automóvil de Tokio.

El coche será caro: entre 50.000 y 100.000 dólares. Pero esa es una gran mejora con respecto al costo de un millón de dólares de los vehículos experimentales de celda de combustible en años pasados.

Toyota exhibirá una versión conceptual del automóvil, con una celda de combustible en lugar de un motor, este mes en el Salón del automóvil de Tokio . Si bien es posible que el auto conceptual no se parezca en apariencia al auto final, valdrá la pena mirar el sistema de celda de combustible en el interior porque probablemente será similar al de la versión de producción. Toyota dice que el sistema de pila de combustible es más pequeño y utiliza mucho menos de un ingrediente caro, el platino, que las versiones anteriores.

Como una batería, una pila de combustible produce electricidad. Pero a diferencia de una batería, es alimentada por un tanque de hidrógeno. Dentro de la celda de combustible, el platino sirve como catalizador que facilita las reacciones entre el hidrógeno y el oxígeno, produciendo electricidad que impulsa el automóvil y vapor de agua que sale del tubo de escape. Y aunque las baterías de los vehículos eléctricos pueden tardar horas en recargarse, un tanque de hidrógeno se puede recargar aproximadamente en el tiempo que se tarda en llenar un tanque de gasolina convencional.

Sin embargo, esa ventaja es limitada por ahora porque no hay muchos lugares para repostar un vehículo de hidrógeno. Otros fabricantes de automóviles, incluida General Motors, planean vender vehículos de celda de combustible a partir de 2020, cuando los costos probablemente habrán bajado aún más y cuando podría haber más lugares para repostar. Varios gobiernos están financiando estaciones de servicio de hidrógeno.

Aunque todavía existen desafíos para fabricar celdas de combustible para vehículos del mercado masivo, los fabricantes de automóviles dicen que eventualmente podrían recorrer un largo camino para cumplir con las regulaciones cada vez más estrictas de economía de combustible y gases de efecto invernadero en todo el mundo, así como con los requisitos que exige una fracción cada vez mayor de los automóviles. que venden en lugares como California no emiten contaminación por sus tubos de escape. Los vehículos de celda de combustible pueden ser más atractivos que los vehículos de batería porque, además de tiempos de reabastecimiento de combustible más rápidos, por lo general tienen un rango de manejo más largo (consulte Por qué Toyota y GM están impulsando los autos de celda de combustible al mercado y Ford, Daimler y Nissan Comprometerse con las pilas de combustible).

Los vehículos de pila de combustible también podrían permitir a los consumidores aprovechar el gas natural barato en lugares como Estados Unidos, ya que el gas natural es la fuente de hidrógeno menos costosa. Si bien la producción de hidrógeno a partir de gas natural libera dióxido de carbono, las emisiones aún serían aproximadamente la mitad de las de los automóviles que funcionan con gasolina en la actualidad.

Toyota ha reducido significativamente la cantidad de platino necesaria en las celdas de combustible y, en última instancia, podría reducir la cantidad a un nivel comparable al que los automóviles ya tienen en sus convertidores catalíticos, dice Justin Ward , gerente general de control del sistema de propulsión en el Centro Técnico de Toyota en Gardena, California. Los vehículos de pila de combustible no necesitarán convertidores catalíticos porque no emiten contaminantes.

Toyota redujo la cantidad de platino modificando el catalizador para hacerlo más efectivo (la compañía no dice exactamente cómo) y desarrollando equipos precisos para aplicar el catalizador para garantizar que no se desperdicie ninguno. Hace años, literalmente, tomábamos espátulas y aplicábamos platino, dice Ward.

Otra razón por la que el sistema es más barato es que requiere que se apilen menos pilas de combustible que los prototipos anteriores. Toyota logró esto en parte mejorando el diseño de la celda. Las reacciones generadoras de electricidad dentro de la celda tienen lugar en dos electrodos separados por una membrana que permite que los iones de hidrógeno pasen de un lado de la celda al otro. Los ingenieros de Toyota modificaron la membrana para permitir que los protones pasen más libremente, lo que aumenta la cantidad de energía que puede generar cada celda de combustible.

Toyota está ampliando el alcance de los autos entre repostajes tomando prestada tecnología de sus vehículos híbridos. Las pilas de combustible, al igual que los motores convencionales, son más eficientes cuando funcionan a un ritmo constante, en lugar de aumentar o disminuir rápidamente la potencia de salida durante la aceleración y el frenado. Entonces, Toyota está agregando una batería al automóvil de hidrógeno para proporcionar aumentos de potencia para la aceleración, reduciendo la tensión en la celda de combustible.

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