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El hidrógeno como combustible se ha convertido en un apartado muy preciado en la hoja de ruta de los fabricantes tecnológicamente más punteros. Pese a sus detractores, el coche propulsado por hidrógeno evoluciona aumentando su autonomía reduciendo su coste. La viabilidad de pila de combustible es un hecho, incluso para el papa.

Y es que el último papamóvil que ha estrenado el pontífice se alimenta con el primer elemento de la tabla periódica, el más abundante en el universo. Aunque los orígenes de la pila de combustible de hidrógeno datan del siglo XIX, no ha sido hasta el presente milenio en el que la industria de la automoción ha conseguido aplicarla.

Hyundai se ha consolidado como uno de los fabricantes que han de apuntarse el mérito del impulso crucial al hidrógeno. Primero con el desarrollo del Hyundai Santa Fe FCEV en el año 2002. Once años después, estrenaba el Hyundai ix35 FCEV, comercializándolo en mercados tan importantes como el californiano.

En la actualidad, el Hyundai NEXO se erige como uno de los referentes del mercado, junto al autobús Hyundai HDC-6 NEPTUNE. La llegada del SUV coreano en 2018 ha allanado el camino para la consolidación de esta tecnología.

¿Cómo funciona la pila de combustible de hidrógeno?

Huyndai NEXO

La mayoría de modelos a hidrógeno funcionan mediante una pila de combustible. De modo resumido, se trata de un sistema que favorece una reacción electroquímica al suministrar hidrógeno en el ánodo y mezclarlo con oxígeno en el cátodo. La consecuencia directa es la producción de energía eléctrica capaz de alimentar un motor eléctrico que expulsa vapor de agua tras el proceso. Es decir, un propulsor que emite durante su funcionamiento cero emisiones contaminantes.

En la estructura de la pila, aquella que propicia el saldo energético, se localizan varios centenares de células que cuentan con una membrana de polímero con un catalizador fabricado en platino. Este fue el material que más encarecía la pila de combustible en la pasada década y sobre el que se han obtenido progresos significativos. La membrana constituye, además, una parte crucial del sistema, al lograr la separación entre protones y electrones.

La pila cuenta, como añadido, con tecnologías que permiten la recirculación del hidrógeno, por una parte; y el filtrado del oxígeno del exterior, por otra.

La motorización se completa con una batería de iones de litio para almacenar la producción de energía eléctrica y varios tanques de hidrógeno. Las características de los mismos determinan en buena medida la autonomía de los modelos propulsados por hidrógeno. En el caso del Hyundai NEXO, los ingenieros han logrado atesorar en tres tanques 52,2 litros de hidrógeno a una meritoria presión de 700 bares. Esto le otorga una autonomía de 666 kilómetros en ciclo WLTP.

Un proyección prometedora para la descarbonización

Pila de combustible a hidrógeno

Como ocurre con todos los casos de movilidad alternativa, el sentido medioambiental de cada forma de transporte depende de la producción energética que lo nutre. Si hablamos del hidrógeno, está llamado a jugar un papel esencial en la descarbonización debido a que todavía no se han explorado y explotado todos los métodos para una producción sostenible.

Javier Arboleda, service senior manager de Hyundai en España, en su intervención en XTK Live!, nos adelanta que espera que el hidrógeno entre con fuerza en el panorama automotriz en la presenta década. Incluso se aventura a dar una cuota de mercado para estos modelos: «Dentro de 10 años a lo mejor estamos hablando de un 25 % de vehículos de hidrógeno».

Por su parte,  José Luis G. Fierro, del instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC, explica los motivos para ser optimista con esta tecnología en los Cuadernos de la Fundación CSIC: «Es un transportador excelente de energía, ya que puede producirse a partir de diferentes y abundantes precursores, tales como gas natural, carbón, agua y energías renovables. La utilización del hidrógeno en las celdas de combustible, particularmente en el sector del transporte, permitirá en el futuro diversificar el suministro energético, aprovechar los recursos domésticos y reducir la dependencia de la importación de petróleo».

El reto reside en las propias características moleculares del gas, cuya ligereza le lleva a «asociarse» con otros elementos para presentarse en la naturaleza. Esto hace más compleja su obtención. Existen numerosas técnicas: hidrólisis, uso de gas natural, reformado por vapor o autotérmico, oxidación parcial, etc. Coinciden en que precisan una gran cantidad de energía para la producción del gas, algo que puede ir en detrimento de su huella de carbono y precio final.

Claves sostenibles en la producción de hidrógeno

Boquerel de hidrógeno

Con todo, el hidrógeno tiene ante sí un futuro prometedor porque cada vez existen más desarrollos capaces de incrementar la eficiencia y sostenibilidad de su producción. En los últimos años se han multiplicado los proyectos en los que se obtiene hidrógeno de forma barata y sostenible, como a partir de biomasa o a de aguas residuales.

El interés es mayúsculo, pues aplicaciones así podrían beneficiar no solo al transporte, sino también a la descarbonización de toda la industria. Por eso, el interés de administraciones y compañías en el hidrógeno se incrementa año a año. Prueba de ello es la apuesta de la NASA o cómo empresas como HyDeploy, en Reino Unido, lo aplican a modo de solución energética doméstica. Estos últimos ya suplen hidrógeno valiéndose de la red de distribución del gas natural.

En nuestro país Repsol innova en la materia desarrollando una tecnología propia de electrocatálisis para obtención de hidrógeno mediante energía solar.

El necesario equilibrio entre producción y distribución

hidrogenera

Dado el gran volumen de inversión que reciben las investigaciones relacionadas con la producción de hidrógeno, parece que este combustible será viable antes de lo que podamos pensar.

De vuelta a la aplicación del hidrógeno en el transporte, el último de los retos que le quedaría por superar se encuentra en la distribución. No es una cuestión baladí, pues también supone dedicar una inversión considerable y vital para conseguir extender las ventajas medioambientales del gas.

¿Dónde podemos repostar hidrógeno? En algunos puntos del planeta, como en California, ya existe una red de hidrogeneras capaces de abastecer a un gran número de coches a hidrógeno. En España, el número de estaciones de hidrógeno supone una asignatura todavía pendiente. Sin embargo, el panorama promete cambiar. Se esperan hasta 150 hidrogeneras para el año 2030.

Los beneficios del hidrógeno van más allá de la movilidad

Los avances en la tecnología de la pila de combustible de fabricantes como Hyundai son clave para avanzar en este aspecto. Se observa un fenómeno de retroalimentación (la pescadilla que muerde su cola) similar al ocurrido con los coches eléctricos enchufables y los puntos de recarga. ¿No existen hidrogeneras porque no hay coches a hidrógeno en el mercado o no hay coches a hidrógeno en el mercado porque no tienen donde repostar?

Este interrogante doble forma parte del capítulo inicial de la historia de las tecnología prometedoras emergentes. Por eso, Hyundai ha insistido en mejorar sus motorizaciones a hidrógeno para ofrecer modelos que abren el camino a una nueva generación, como el Hyundai NEXO, contribuyendo a establecer un mercado sólido dedicado al hidrógeno en el transporte.

Interior coche a hidrógeno

De hecho, la planificación de Hyundai con el hidrógeno va más allá. El proyecto del fabricante con este combustible se conoce como Fuel Cell Vision 2030. Su objetivo es la fabricación de hasta 700.000 pilas de combustible a hidrógeno al año llegados a 2030. La hoja de ruta se extiende, además, a otros medios de transporte, como el ferrocarril o la aviación.

Igualmente, la tecnología del Hyundai NEXO ya se está aprovechando para desarrollar pilas de combustibles que puedan generar su propia energía eléctrica, de modo que se pueda suministrar a la red. Es la principal meta del socio de la suiza GRZ Technologies, que coopera con Hyundai en esta labor.

Estos resultados demuestran la valía del esfuerzo de la industria de la automoción por acercarnos al futuro a través del hidrógeno como combustible verde, encontrando cada vez más alternativas para producirlo y distribuirlo de forma completamente limpia.

Imágenes | Hyundai e iStock/Julien Viry