Mexicanos desarrollan vehículo eléctrico que usa hidrógeno como combustible

Opera con gas hidrógeno como combustible, produciendo únicamente emisiones de agua pura. 

Cuernavaca, Conacyt / ciberpasquinero

En momentos en que los altos niveles de contaminación son una noticia cotidiana en las grandes ciudades, investigadores mexicanos han desarrollado un vehículo que no deja huella de carbono en el planeta, debido a que no utiliza ningún tipo de combustible fósil.

Cortesía INEEL.

Se trata de un vehículo utilitario eléctrico y de alta eficiencia energética que opera con gas hidrógeno como combustible, produciendo únicamente emisiones de agua pura. 

Fue desarrollado por científicos del Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL, antes IIE), del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (Cenidet), del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt), de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) y del Centro de Investigación en Mecatrónica Automotriz (CIMA) del Tecnológico de Monterrey, campus Toluca.
Surgió del proyecto “Vehículo Eléctrico Utilitario con Celdas de Combustible a Hidrógeno” realizado con recursos del Fondo Sectorial Conacyt-Secretaría de Energía-Sustentabilidad Energética, de 2012 a 2016, cuyos resultados de pruebas de desempeño ya fueron entregados al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

M. Félix Loyola Morales.

Fue diseñado como transporte utilitario que se emplea en diversas industrias y actividades, por ejemplo, en aeropuertos para traslado de equipaje, personal u otras cargas útiles, o bien en flotillas de reparto. Está diseñado para soportar un peso de alrededor de 450 kilogramos y tiene una autonomía de 60 kilómetros (km) de recorrido con el uso de medio kilogramo de hidrógeno y 20 km adicionales si se utiliza la energía almacenada en las baterías y supercapacitores.
De acuerdo con el reporte Ecozonas, una propuesta para mejorar la calidad del aire y la movilidad en la Megalópolis (realizado por el Centro Mario Molina), 31 por ciento de la contaminación por partículas suspendidas menores a 2.5 micras en la Zona Metropolitana del Valle de México proviene de los vehículos automotores, generando severos problemas de salud pública.
Los automóviles eléctricos que existen actualmente en el mercado funcionan con baterías que se recargan a través de tomas eléctricas, con electricidad producida en plantas generadoras de energía a partir de la quema de combustibles fósiles, emitiendo gases de efecto invernadero a la atmósfera en los sitios donde son ubicadas. 

Es así que este proyecto de desarrollo tecnológico representa una oportunidad para potenciar el uso de vehículos realmente amigables con el medio ambiente al usar un combustible que puede producirse a partir de fuentes renovables de energía.

Investigación aplicada

En la Gerencia de Energías Renovables del INEEL, desde hace varios años investigadores trabajan en el desarrollo de celdas de combustible de membrana de intercambio protónico (generadores eléctricos que operan bajo principios electroquímicos) alimentadas de gas hidrógeno.

A partir de los conocimientos que tienen en la materia, el Grupo de Hidrógeno y Celdas de Combustible convocó a investigadores de diversas instituciones que tuvieran las capacidades técnicas y experiencia necesarias para desarrollar el prototipo o plataforma vehicular, y participó en la convocatoria del Fondo Sectorial. 

Fue así que los especialistas del Cenidet se hicieron cargo de la electrónica de acondicionamiento de potencia (convertidores CD/CD) y sistemas auxiliares de almacenamiento de energía (baterías y supercapacitores); los investigadores del INEEL implementaron la tecnología de celdas de combustible (conjuntos de celdas, balance de planta y su control electrónico) de desarrollo propio; mientras que los expertos del Ipicyt desarrollaron el control general del vehículo y el manejo de la energía.

Cortesía INEEL.

El área de Mecánica y Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la UASLP se encargó de los elementos electromecánicos, en tanto que investigadores del CIMA realizaron el diseño y manufactura del vehículo. 

Es así como este proyecto representó un esfuerzo multidisciplinario, en el que la adecuada coordinación permitió alcanzar los objetivos planteados en el proyecto. 

El prototipo del vehículo consta de una planta de potencia de cuatro módulos de celdas de combustible (de 100 celdas cada uno), baterías de ion litio y supercapacitores (para la recuperación de energía de frenado) integrados en una configuración eléctrica en paralelo. 

La capacidad de cada una de las fuentes del sistema híbrido se definió a través de la evaluación del requerimiento energético del vehículo, en función de su aplicación como tipo utilitario.

Sistema de potencia híbrida

La fuente principal de energía eléctrica que requiere el vehículo proviene del hidrógeno que reacciona en las celdas de combustible; sin embargo, es necesaria una etapa de acondicionamiento de esta energía generada para poder sumarla a la producida por las otras fuentes auxiliares (baterías y supercapacitores) que, en su conjunto, conforman el sistema de potencia híbrida. 

El doctor Abraham Claudio Sánchez, detalla que su trabajo consistió en acondicionar el sistema de energía.
“Usamos una serie de capacitores, que son los que se utilizan para garantizar la energía que demanda el acelerado, y compensada también con la batería, aunque en este caso, la fuente principal de energía está garantizada por las celdas de combustible”, indica.
Indica que el desarrollo del proyecto le brinda una satisfacción no solo por los resultados obtenidos, sino porque también permitió la formación de recursos humanos y la publicación de trabajos derivados de este.

Tecnología disponible para la industria

El maestro Félix Loyola indica que esta tecnología no está siendo utilizada en nuestro país por la industria, pues a la fecha no existen comercialmente vehículos tipo utilitarios que tengan una planta híbrida que incluya celdas de combustible.
“En nuestro vehículo híbrido se buscó potenciar las ventajas y minimizar las limitaciones de cada una de las tecnologías de almacenamiento de energía y generación a bordo que se incluyeron. 

"En México no hay una empresa que esté haciendo integración de plantas híbridas o que esté comercializando este tipo de vehículos”, dice.

Por tal motivo, este desarrollo es totalmente susceptible de ser transferido, porque tecnológicamente es factible de producir. 

No obstante, señala que debe resolverse el tema relacionado con los costos de fabricación de las celdas de combustible, pues su precio actual es cinco a diez veces el requerido para que un vehículo como el desarrollado, sea completamente competitivo con la tecnología convencional de vehículos.

• “Esto no obedece a que los materiales per se sean caros sino a una baja escala de producción actual.”