Cuando hace años los directores de cine o escritores se imaginaban el futuro, los automóviles se conducían solos, eran eléctricos o incluso capaces de volar. En algunos puntos estuvieron muy acertados, como en el hecho de que fuesen capaces de comunicarse entre sí o ser completamente autónomos, pero otros, como el hecho de abandonar el suelo, todavía están muy lejos.
Sin embargo, no se profundizaba en cómo se moverían, es decir, cuál sería la energía que utilizarían. Siendo el petróleo un recurso no renovable, más o menos todos estaban de acuerdo en que sería de forma eléctrica, pero sin especificar de dónde saldría esta energía. Hace años hasta hubo intentos de hacer vehículos nucleares, pero se descartaron por el propio peligro y coste que suponía.
Los vehículos de pila de combustible se han hecho un hueco y gracias al hidrógeno pueden ser el futuro
Actualmente y como hemos visto, los vehículos cien por cien eléctricos no acaban de dar el rendimiento esperado por lo que la solución está en los vehículos híbridos. Sin embargo, los denominados de pila de combustible se han ido haciendo un hueco poco a poco y sin armar demasiado escándalo siendo ya una realidad.
Y todo gracias al hidrógeno, el elemento más abundante del Universo pues forma parte de aproximadamente el 75% de la materia visible, y se puede obtener por diversos métodos, incluso a partir del agua que, curiosamente, es lo único que expulsan este tipo de coches.
Una radiografía al Toyota Mirai y el uso del hidrógeno
El Toyota Mirai cuenta con una pila de combustible situada debajo de la fila de los asientos delanteros. Su peso es de 56 kilos y ocupa un volumen aproximado de unos 37 litros sin contar otros elementos auxiliares. Sólo usando hidrógeno, es capaz de producir una potencia máxima de 154 CV.
La pila del Toyota Mirai es capaz de producir una potencia máxima de 154 CV sólo usando hidrógeno
Está formada por un total de 370 celdas conectadas entre sí en serie. Cada una de ellas consta de dos electrodos porosos denominados ánodo y cátodo, por donde entra el hidrógeno y el oxígeno respectivamente. Se encuentran separados por un electrolito de membrana polimérica que sólo es permeable a los protones.
Una de las caras de cada electrodo está recubierta de un catalizador de aleación de platino y cobalto. Las celdas se separan una de la otra mediante una placa de separación metálica de alto contenido en titanio que proporciona rigidez y aislamiento así como un colector de corriente.
Como innovación respecto a otras pilas de combustible, los cátodos tienen un diseño especial que se asemeja a las escamas de un pez superpuestas (lo habitual son canales rectos y paralelos). Esta tecnología, denominada 3D fine-mesh, permite que la difusión del hidrógeno sea mejor en dirección al catalizador y que además, se evacue de una forma mucho más eficaz el agua que se produce durante la reacción.
Adiós al humidificador
Otra innovación es que se ha eliminado el humidificador (el electrolito debe contar con una humedad constante y determinada). En el caso de Mirai, el propio agua generado en la reacción del hidrógeno con el oxígeno se utiliza para mantener la humedad necesaria. Esto ha permitido disminuir el peso y el tamaño de la pila de combustible.
¿Riesgo de congelación? Descartado
Llegados a este punto seguro que algún avispado lector ha pensado que el agua y las bajas temperaturas no se deberían llevar muy bien y, por lo tanto, existir la posibilidad de que ésta se congele en los conductos. Sin embargo, y tras las pruebas realizadas en Yelowknife (Canadá), este riesgo no existe.
Tras dejar el coche aparcado durante casi un día a menos de 20 grados bajo cero, la pila de combustible sólo tardó 35 segundos en funcionar al 60% y después de un minuto, ya funcionaba al cien por cien de su capacidad.
En total, el Toyota Mirai expulsa 7 litros de agua cada cien kilómetros y la única precaución que hay que tener es expulsarla manualmente cuando estacionamos el coche gracias a un botón situado en el salpicadero.
Dónde se almacena y cómo se realiza el repostaje del Toyota Mirai
El Toyota Mirai cuenta con dos depósitos de hidrógeno de 60 litros de capacidad, uno ubicado debajo de los asientos traseros y otro tras ellos, justo encima de eje trasero.
El Toyota Mirai tiene dos depósitos de hidrógeno de 60 litros de capacidad, 5 kilos de hidrógeno a 700 bar de presión
En total, esos 120 litros suponen unos 5 kilos de hidrógeno que se encuentran a una presión de 700 bar de presión. Además de la presión también se controla la temperatura en el interior del tanque, de una forma muy similar a la monitorización que se hace a las baterías eléctricas.
El almacenar el hidrógeno a alta presión obliga tener unos depósitos especiales, que reúnan rigidez y flexión a partes iguales. Por ello cuentan con tres capas diferenciadas: una interna en polímero plástico con baja permeabilidad al hidrógeno, una intermedia en plástico reforzado con fibra de carbono para dar rigidez al conjunto y una exterior en plástico reforzado con fibra de vídrio.
Todo ello permite que la resistencia de los depósitos ante un accidente sea muy alta, primero por su estudiada colocación y segundo por la forma en la que están fabricadas. En las pruebas realizadas, una colisión a más de 80 km/h en la parte trasera no supone riesgo ni de rotura ni de deformación y, por lo tanto, de que pueda haber una fuga de hidrógeno.
Repostar en tres minutos
Realizar el repostaje de hidrógeno es muy similar al que estamos acostumbrado de hacer con gasolina o GLP. Los surtidores suministran también el gas a 700 bar de presión y sólo hay que cerciorarse de la correcta unión entre la manguera y el boquerel del vehículo para que podamos comenzar el repostaje.
El tiemp ode repostaje del coche de hidrógeno es como el de un gasolina: entre 3 y 5 minutos
El tiempo invertido en la operación oscila entre los tres y los cinco minutos, muy similar al que podemos invertir actualmente al hacerlo con gasolina. El coche y el surtidor se mantienen conectados mediante infrarrojos con el fin de determinar el combustible que se debe suministrar.
La operación se puede realizar siempre que la temperatura de la hidrogenera sea inferior a 40ºC. Aunque hay que tener en cuenta que en cada repostaje esta asciende por lo que puede haber un momento en la que no pueda utilizarse ese surtidor hasta que descienda.
Como veis, Doc fue un adelantado a su tiempo pero el Delorean hubiese también funcionado con hidrógeno. Al menos entre salto y salto en el tiempo...
