Motores a hidrogeno

Cuando hablamos de motores a hidrógeno podemos hacer referencia básicamente a dos tipos de motores, el basado en células de combustible de hidrógeno que en sí se trata de un motor eléctrico, y el motor de combustión interna, más parecido a los motores convencionales, que logran la fuerza motriz gracias a la ignición del hidrógeno dentro de la cámara de combustión.

En este capítulo nos centraremos en el estudio de este último, sin embargo si deseas indagar sobre el funcionamiento de las células de combustible puedes leer el artículo sobre celdas de hidrógeno.

Como regla general, se trate del de combustión interna o el eléctrico, el motor de combustible hidrógeno es una de las alternativas más viables frente a los hidrocarburos y dado que éstos son cada vez más caros y escasos nos hemos prestado a investigar sobre el tema.

El motor de hidrógeno ha ido desarrollándose y perfeccionándose a lo largo de los años, con grandes ventajas frente a los actuales sistemas convencionales a base de hidrocarburos.

El hidrógeno constituye una fuente de energía abundante, y si su proceso de obtención está formado por energías renovables entonces el ciclo de producción y uso de este combustible en el transporte será totalmente solidario con el medio ambiente, a diferencia de las actuales fuentes de energía más usadas en la actualidad.

Existen dos formas de inyectar el hidrógeno, con una temperatura ambiente o criogenizado, lo que permite en este caso un mejor llenado del cilindro con un aumento de potencia y rendimiento.

Emisiones de escape

Una de las características más apreciables de los motores a hidrógeno es sin duda las emisiones que éstos realizan.

Si bien éstos motores liberan calor hacia la atmósfera el impacto en comparación con los vehículos a hidrocarburos es menos, y la producción de óxidos de nitrógeno es bastante pequeña, extremadamente inferior, incluso si tomamos en cuenta los vehículos con catalizador la diferencia es muy notoria.

Los hidrocarburos no quemados, los sulfuros y el ozono se eliminan totalmente del escape.

Por tanto el motor a hidrógeno contribuye de gran manera en la reducción del impacto sobre el medio ambiente evitando polución y enfermedades cardiorespiratorias de los pobladores de grandes ciudades.

Los grandes desafíos

Una de los desafíos que enfrenta los desarrolladores de vehículos a hidrógeno es debido a su gran densidad en estado líquido, lo que lleva a tener un volumen superior a la gasolina llegando a ser un 400% mayor.

Todo esto compromete la autonomía del vehículo, pero nuevos avances en los diseños de los depósitos han ido aumentando la autonomía.

Otro aspecto a tener en cuenta en la infraestructura disponible para surtir el combustible a los automóviles, sin embargo este será un aspecto que el mismo mercado irá corrigiendo a medida de que el petróleo sea más escaso y caro.

Autoencendido

Es también uno de los grandes inconvenientes en los vehículos a hidrógeno, y si bien sabemos no es un problema exclusivos de ellos sí es mucho más grave en los de hidrógeno.

Su causa se debe a que el hidrógenos se enciende más fácilmente que la gasolina, bastaría una zona de la cámara de combustión con relativamente caliente para que el hidrógeno se encienda, y además debemos agregar las características de la llama del hidrógeno, la que es sumamente rápida.

En los últimos tiempos se ha buscado solucionar estos inconvenientes de diferentes formas.

Una de ellas es intentar bajar la temperatura de la cámara de combustión, para eso se ha usado refrigerar las válvulas con sodio, uso de bujías con una gran conductividad térmica y eliminar las irregularidades de la cámara de combustión, aunque ninguno de estos intentos han logrado controlar de buena forma el autoencendido.

Actualmente se buscan soluciones para disminuir la temperatura de los gases de escape, ya que las partículas que quedan luego del proceso de combustión tienen un mayor poder de concentración de la temperatura que en los vehículos convencionales.

Una de los caminos más efectivos para lograr esta reducción es reducir la misma cámara de combustión, estudios y experimentos demuestran que una reducción de aproximadamente un 30% no solamente evita el autoencendido por lograr un enfriado más rápido, sino además se mejora la relación de compresión lográndose así un mejor rendimiento del motor en varios puntos porcentuales.