¿Es un coche de pila de combustible de hidrógeno en su futuro?

Hay un nuevo participante en el campo de los coches eléctricos, uno en el que algunos de los principales jugadores, incluidos Toyota y Honda, están apostando fuerte. Es el vehículo eléctrico de pila de combustible, o FCEV.

Los FCEV utilizan hidrógeno, oxígeno y un catalizador para generar electricidad a bordo, eliminando los paquetes de baterías pesados, voluminosos y caros de los que dependen los coches con batería eléctrica.

El tanque de una celda de combustible se puede llenar con gas de hidrógeno comprimido en cuestión de minutos, como si se tratara de gasear un automóvil convencional. Eso es mucho más rápido que las horas en que una batería eléctrica puede gastarse atada a un cable de carga eléctrica, y como los FCEV pueden viajar 250 millas o más entre recargas, pueden esquivar la ansiedad de alcance que ha disminuido el entusiasmo del consumidor por la electricidad.

Pero hasta la fecha solo hay dos modelos en el mercado minorista, con un tercer lanzamiento programado para finales de 2016. Y las ventas se limitan a las áreas de Los Angeles y San Francisco / Silicon Valley de California, donde se encuentran casi todos los El escaso puñado de estaciones de llenado de hidrógeno de la nación.

Los autos de pila de combustible no son baratos. Se reportó que los modelos de prototipos le costaron a los fabricantes $ 1 millón. Los costos han disminuido significativamente desde entonces, pero por ahora los FCEV se limitan a los compradores de ingresos altos.

Sin embargo, casi todos los principales fabricantes de automóviles están desarrollando tecnología de celdas de combustible, y se espera que casi una docena de modelos se lancen a nivel mundial para 2020.

Puede haber uno en tu futuro, así que echemos un vistazo a lo que está ahí fuera y las ventajas y desventajas de un coche de celda de combustible.

Los vehículos

El FCEV de Hyundai Tucson, solo para arrendamiento, fue el primero en comercializarse, con 125 en la carretera en los EE. UU. Desde el lanzamiento a mediados de 2014. El SUV compacto se arrienda por $ 499 al mes durante tres años, lo que incluye combustible gratis, mantenimiento y seguro gratuitos. Los clientes de Hyundai Tucson FCEV también pueden calificar para $ 5,000 del Proyecto de reembolso de vehículos limpios de California.

El sedán pequeño Mirai FCEV de Toyota se lanzó a principios de este año. Toyota alquila el Mirai por $ 499 al mes durante tres años, con combustible y mantenimiento gratuitos.

Mientras que el 80% de los 270 Mirais enviados a concesionarios hasta ahora han sido arrendados, también puede comprar uno. Toyota lo valora en $ 57,500 antes de $ 20,500 en incentivos potenciales.

Los funcionarios de Toyota han dicho que debido a que los sistemas de celdas de combustible son más fácilmente escalables que los sistemas de batería eléctrica, esperan usar la tecnología en otros modelos en el futuro, incluidos los vehículos más grandes que los que actualmente se pueden diseñar con tecnología de batería eléctrica.

Hasta la próxima

El próximo auto eléctrico con celda de combustible que llegará al mercado será el Clarity Fuel Cell de Honda, un sedán mediano programado para fines de 2016. La compañía ha dicho que se enfocará en un costo de alquiler mensual de poco menos de $ 500, basado en un precio de etiqueta proyectado de aproximadamente $ 60,000 antes de los incentivos. Honda no ha dicho si venderá los autos también (las versiones híbridas con batería eléctrica y enchufables del Clarity vendrán más adelante).

Ford, Nissan y Daimler, que fabrican automóviles Mercedes-Benz, están desarrollando conjuntamente la tecnología de vehículos de celda de combustible. BMW está trabajando con Toyota en su propio FCEV, y General Motors se ha asociado con Honda. Se cree que Volkswagen, Audi y varios fabricantes de automóviles chinos también están desarrollando autos eléctricos de celda de combustible. Los vehículos de esos fabricantes de automóviles se esperan para 2020.

Estaciones de combustible

A mediados de 2016, solo había 23 estaciones de abastecimiento de hidrógeno disponibles públicamente en los EE. UU., 20 de ellas en California. Es por eso que Hyundai, Toyota y Honda limitan las ventas a ese estado en este momento. Una docena de estaciones de hidrógeno están programadas para el noreste, desde Boston hasta Nueva York, y las primeras cuatro están programadas para abrir en 2017.

El plan de la "carretera del hidrógeno" de California requiere que se abran al menos 60 estaciones de hidrógeno en el estado para 2020, con 50 de ellas programadas para fines de 2017. Una estación de hidrógeno recientemente inaugurada a medio camino entre Los Ángeles y San Francisco ahora permite vehículos con celdas de combustible Para viajar entre las dos zonas.

Tecnología

Los vehículos con celdas de combustible pueden sonar futuristas, pero su tecnología subyacente tiene más de 175 años. La NASA ha estado utilizando celdas de combustible para generar electricidad en una nave espacial durante casi medio siglo, y el primer vehículo moderno de celdas de combustible, un tractor agrícola, se introdujo en 1959.

La celda de combustible de la que obtienen su nombre es un generador termoquímico que pasa hidrógeno presurizado a través de un catalizador como el platino y extrae los electrones del hidrógeno para proporcionar energía al motor eléctrico del automóvil. Luego, el sistema combina las moléculas de hidrógeno con el oxígeno del aire para enfriarlas y expulsa el "escape" como una corriente de vapor de agua.

Hidrógeno

El hidrógeno que hace esto posible no es técnicamente el combustible. Simplemente transporta los electrones que son la materia prima de la electricidad que alimenta el vehículo. Para uso automotriz, se comprime a 10,000 libras por pulgada cuadrada y se mide por peso. Un kilogramo (2.2 libras) de este hidrógeno comprimido lleva aproximadamente la misma cantidad de energía que un galón de gasolina.

Debido a que los sistemas de energía de celda de combustible son comparativamente eficientes en energía, un Toyota Mirai puede viajar más de 300 millas entre recargas de su sistema de combustible de 5 kg. El Hyundai Tucson más pesado entrega 265 millas con 5.5 kg de hidrógeno, y el alcance del próximo Honda Clarity se ha otorgado como "más de 300 millas" con un tanque de combustible del mismo tamaño que el de Toyota.

Debido a que el uso del hidrógeno como combustible automotriz es tan nuevo, es difícil compararlo con el costo de la gasolina. Toyota calcula su costo actual en $ 14 por kilogramo. El Mirai puede viajar más de 300 millas en sus 5 kg. Un mayor uso de hidrógeno en los automóviles reduciría el precio, como con cualquier combustible.

Si bien el hidrógeno es altamente inflamable, las pruebas realizadas por varios fabricantes de tanques de hidrógeno y por investigadores de la Universidad de Miami (Florida) han demostrado que en accidentes que rompen los tanques de hidrógeno, el gas se escapa hacia arriba, lo que significa que las llamas podrían dirigirse hacia arriba y hacia afuera el vehículo. Los vapores de gasolina, por otro lado, son más pesados ​​que el aire y se acumularán alrededor del automóvil en concentraciones que pueden ser explosivas. Como el hidrógeno es 14 veces más liviano que el aire, se dispersa rápidamente a menos que esté en un área confinada, como un garaje.

Impactos ambientales

Algunos detractores de automóviles con celda de combustible afirman que, si bien los vehículos no tienen emisiones de escape, los FCEV no tienen ningún beneficio ambiental debido a los gases de efecto invernadero creados por la producción de hidrógeno, que consume una gran cantidad de energía.

Sin embargo, la mayoría de los estudios gubernamentales muestran que, a nivel mundial, los vehículos eléctricos de celda de combustible son más eficientes y menos dañinos para el medio ambiente que los vehículos de gasolina y diesel en una comparación completa del impacto de la producción y el uso de combustible.

A menos que su hidrógeno se produzca utilizando fuentes de energía renovable, los autos de celda de combustible son menos eficientes energéticamente que los vehículos con batería eléctrica. Los defensores argumentan, sin embargo, que su mayor alcance los hace más amigables para el consumidor.

Toyota Mirai en la estación de combustible de hidrógeno: foto vía Toyota.

John O'Dell es un escritor automotriz de larga data que ha cubierto autos de combustible alternativo para Los Angeles Times y Edmunds.com. Ahora dirige el sitio web The Green Car Guy. Correo electrónico: [email protected].