Un vehículo de pila de combustible ( FCV ) o vehículo eléctrico de pila de combustible ( FCEV ) es un vehículo eléctrico que utiliza una pila de combustible , a veces en combinación con una batería pequeña o un supercondensador , para alimentar su motor eléctrico a bordo . Las pilas de combustible en los vehículos generan electricidad generalmente usando oxígeno del aire e hidrógeno comprimido . La mayoría de los vehículos de pila de combustible se clasifican como vehículos de cero emisiones que emiten solo agua y calor. En comparación con los vehículos de combustión interna, los vehículos de hidrógeno centralizan los contaminantes en el sitio de producción de hidrógeno ., donde el hidrógeno se deriva típicamente del gas natural reformado . Transportar y almacenar hidrógeno también puede generar contaminantes. [1]
Las celdas de combustible se han utilizado en varios tipos de vehículos, incluidas las carretillas elevadoras , especialmente en aplicaciones de interior donde sus emisiones limpias son importantes para la calidad del aire y en aplicaciones espaciales. El primer automóvil de pila de combustible de hidrógeno producido comercialmente, el Hyundai ix35 FCEV , se introdujo en 2013, le siguió Toyota Mirai en 2015 y luego Honda entró en el mercado. [2] [3] Las pilas de combustible se están desarrollando y probando en camiones, autobuses, barcos, motocicletas y bicicletas, entre otros tipos de vehículos.
Hasta diciembre de 2020 [actualizar], se habían vendido en todo el mundo 31 225 FCEV de pasajeros propulsados por hidrógeno. [4] A partir de 2021 [actualizar], solo había dos modelos de autos con celdas de combustible disponibles públicamente en mercados selectos: el Toyota Mirai (2014–) y el Hyundai Nexo (2018–). El Honda Clarity se fabricó entre 2016 y 2021, cuando se suspendió. [5] A partir de 2020, había una infraestructura de hidrógeno limitada , con menos de cincuenta estaciones de servicio de hidrógeno para automóviles disponibles públicamente en los EE . UU . [6]Los críticos dudan de si el hidrógeno será eficiente o rentable para los automóviles, en comparación con otras tecnologías de cero emisiones, y en 2019, The Motley Fool opinó que "lo que es difícil de discutir es que el sueño de la celda de combustible de hidrógeno está casi muerto para el pasajero". mercado de vehículos”. [7]
Todas las pilas de combustible se componen de tres partes: un electrolito, un ánodo y un cátodo. [8] En principio, una celda de combustible de hidrógeno funciona como una batería, produciendo electricidad, que puede hacer funcionar un motor eléctrico. Sin embargo, en lugar de requerir recarga, la celda de combustible se puede recargar con hidrógeno. [9] Los diferentes tipos de celdas de combustible incluyen celdas de combustible de membrana electrolítica de polímero (PEM), celdas de combustible de metanol directo, celdas de combustible de ácido fosfórico, celdas de combustible de carbonato fundido, celdas de combustible de óxido sólido, celdas de combustible de metanol reformado y celdas de combustible regenerativas. [10]
El concepto de celda de combustible fue demostrado por primera vez por Humphry Davy en 1801, pero la invención de la primera celda de combustible en funcionamiento se atribuye a William Grove, químico, abogado y físico. Los experimentos de Grove con lo que él llamó una "batería voltaica de gas" demostraron en 1842 que se podía producir una corriente eléctrica mediante una reacción electroquímica entre el hidrógeno y el oxígeno sobre un catalizador de platino. [12] El ingeniero inglés Francis Thomas Bacon amplió el trabajo de Grove, creando y demostrando varias celdas de combustible alcalinas desde 1939 hasta 1959. [13]
El primer vehículo moderno con celdas de combustible fue un tractor agrícola Allis-Chalmers modificado , equipado con una celda de combustible de 15 kilovatios, alrededor de 1959. [14] La carrera espacial de la Guerra Fría impulsó un mayor desarrollo de la tecnología de celdas de combustible. El Proyecto Gemini probó celdas de combustible para proporcionar energía eléctrica durante misiones espaciales tripuladas. [15] [16] El desarrollo de pilas de combustible continuó con el Programa Apolo . Los sistemas de energía eléctrica en las cápsulas Apolo y los módulos lunares usaban celdas de combustible alcalino. [15] En 1966, General Motors desarrolló el primer vehículo de carretera de pila de combustible, elChevrolet Electrován . [17] Tenía una celda de combustible PEM , un alcance de 120 millas y una velocidad máxima de 70 mph. Solo había dos asientos, ya que la pila de celdas de combustible y los grandes tanques de hidrógeno y oxígeno ocupaban la parte trasera de la camioneta. Solo se construyó uno, ya que se consideró que el costo del proyecto era prohibitivo. [18]