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Motores térmicos de hidrógeno: ¿dónde está la tecnología?

julio 5, 2021

Toyota corrió recientemente un 24 horas en un Corolla de carreras impulsado por hidrógeno. O mejor dicho, con un Corolla de carreras equipado con un motor de gasolina de 3 cilindros extraído del Yaris GR y adaptado para quemar hidrógeno como en un motor de combustión interna normal.

Esta es una tecnología con la que BMW había comenzado a experimentar con el Hydrogen 7 entre 2006 y 2008. Pero hace 15 años la transición ecológica aún no se escuchaba y la lucha contra las emisiones aún no estaba en la cima de las agendas políticas e industriales. Pero a la luz del reinicio de las pruebas de Toyota, vale la pena volver sobre las características de dicha tecnología.

(Casi) cero emisiones

Cuando se utiliza hidrógeno para alimentar un sistema de pila de combustible, existe esencialmente un tren motriz eléctrico, 100% cero emisiones. Este no es el caso cuando el hidrógeno se quema dentro de una cámara de combustión. En ese caso, no hay hidrocarburos no quemados o CO y CO2, pero de todos modos algunos óxidos de nitrógeno se liberan a la atmósfera.

El nitrógeno constituye la atmósfera en un 78% y en la fase de combustión se oxida produciendo su propio NOx. En cualquier caso, se trata de cantidades extremadamente bajas en comparación con las emitidas por la combustión de gasóleo y gasolina. Principalmente porque un motor que quema hidrógeno tiene una mezcla de aire y combustible mucho más seca (mucho aire, poco combustible). Además, al utilizar tecnologías existentes precisamente en la captura de NOx, las cantidades emitidas podrían ser realmente limitadas.

Venecia junto a Toyota y ENI para la distribución de hidrógeno

El nudo del rendimiento

Desde un punto de vista mecánico, se deben tomar algunas precauciones para que los sistemas funcionen. Un motor de gasolina con inyección indirecta, por ejemplo, cuando funciona con hidrógeno, tiene una eficiencia mucho menor que un motor similar que quema gasolina.

Las cosas mejoran si se adoptan la inyección directa y el turbocompresor de geometría variable. Al hacerlo, también puede llegar a motores de hidrogeno que desarrollan una potencia superior a los mismos motores de gasolina: basta con aumentar el porcentaje de hidrógeno en la cámara de combustión. Pero hacerlo también aumenta las emisiones de NOx.

Trenes de hidrógeno para el Valle del Hidrógeno italiano

Futuros desarrollos

En la actualidad existe el hecho de que los motores de hidrógeno de combustión interna son esencialmente motores de gasolina con algunas modificaciones. Hay programas de investigación, como el iniciado por la Universidad de Graz con Bosch, que muestran que los motores ad hoc, originalmente diseñados para funcionar con hidrógeno, pueden acercarse a cero emisiones.

En concreto, hay una inyección turbo 2.0 en la que también participa el británico Ricardo, que está dando excelentes resultados combinado con vehículos pesados. Las aplicaciones más interesantes podrían surgir precisamente para camiones y furgonetas (así como para aviones o barcos). Se conocen las razones.

  • Velocidad de repostaje
  • Grandes autonomías

Finalmente, conviene recordar que el hidrógeno para motores térmicos se puede almacenar en los mismos cilindros a 700 atmósferas que se utilizan como tanques en los sistemas. pila de combustible. Esto significa que las economías de escala podrían aprovecharse para componentes comunes a las dos tecnologías. En definitiva, los estudios sobre el hidrógeno se desarrollan de diversas formas, aunque en una parte de la industria existe cierto escepticismo sobre las posibles perspectivas.

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