Un nuevo sistema de almacenamiento nos acerca al coche de hidrógeno

Investigadores de la Universidad de Purdue, financiados por el fabricante de coches General Motors (GM), han conseguido desarrollar la parte fundamental de un sistema de almacenamiento de hidrógeno para coches que hace posible llenar el depósito en sólo cinco minutos con suficiente combustible como para recorrer unos 500 kilómetros.

El sistema utiliza un compuesto en polvo denominado metal hídrido que absorbe el gas hidrógeno. Los investigadores han desarrollado un intercambiador de calor del sistema, que hace circular refrigerante a través de tubos y utiliza ventiladores para retirar el calor generado a la vez que el hidrógeno es absorbido por el compuesto en polvo.

El intercambiador de calor es clave, ya que el sistema detiene la absorción de hidrógeno si se sobrecalienta, explicó Issam Mudawar, profesor de ingeniería mecánica, que está al frente del proyecto, en un comunicado.

"El hídrido produce una enorme cantidad de calor", explica Mudawar. “Se tardaría un mínimo de 40 minutos en llenar el tanque sin refrigeración, lo que lo convierte en impracticable".

Los investigadores contemplan un sistema que permitiría que los conductores pudieran rellenar sus depósitos con hidrógeno en unos pocos minutos. El hidrógeno sería utilizado para propulsar una célula de combustible para generar electricidad con el propósito de hacer funcionar un motor eléctrico.

Un desafío

"La idea es tener un sistema que rellena el depósito al mismo tiempo que utiliza conectores accesorios para proporcionar refrigerante y extraer calor", dice Mudawar. "Esta cuestión representa un desafío para los ingenieros, porque tienen que imaginar cómo rellenar el tubo de combustible con hidrógeno rápidamente mientras neutraliza el calor de forma eficiente. El problema es que nadie hasta ahora había diseñado este tipo de intercambiador de calor",

Hay que recalcar que el proceso es reversible, es decir, que el hidrógeno podría ser extraído a partir del hídrido rebajando la presión dentro del tubo del combustible. El intercambiador de calor está ajustado dentro de dicho tubo. Dados los problemas de espacio, es esencial que el intercambiador de calor ocupe el menor espacio posible para maximizar el sitio dentro del tanque de hidrógeno.

Los refrigerantes utilizados habitualmente en la automoción circulan a través de un tuvo con forma de U atravesando a lo largo el tubo de combustible y el intercambiador de calor. El intercambiador de calor, que está hecho principalmente de aluminio, contiene una red de finas aletas que proporcionan una vía de enfriado eficiente entre el metal hídrido y el refrigerante.

“Este hito abre el camino para crear sistemas de almacenamiento de hidrógeno que pueden ser cargados múltiples veces casi como se llena el tanque de combustible hoy por hoy”, comenta Darsh Kumar, que es investigador de GM.

Los investigadores (ingenieros mecánicos, aeronáuticos e informáticos) han estado haciendo este desarrollo en los últimos dos años. Dado que el metal hídrido reacciona rápidamente al aire y a la humedad, el sistema ha tenido que ser ensamblado en una cámara hermética.

Otro paso importante

A finales del año pasado, se dio otro paso importante para hacer realidad a medio plazo el coche de hidrógeno. El ingeniero holandés Robin Gremaud, presentó una aleación de magnesio, titanio y níquel muy eficiente a la hora de absorber hidrógeno. Un tanque de hidrógeno construido con esta aleación podría tener un peso relativo del 60% comparado con el peso de las baterías de un coche si tuvieran que realizar los mismos kilómetros.

Para encontrar la mejor aleación posible, Gremaud desarrolló un método que le ha servido para someter a prueba, simultáneamente, miles de muestras de diferentes metales y ver su capacidad de absorber hidrógeno. El método se basa en una técnica descubierta hace 10 años, la hidrogenografía, que prueba la pérdida de refracción de muchos metales en presencia del hidrógeno.

Si lo comparamos con las baterías usadas en lo coches eléctricos, conducir 400 Km con un coche eléctrico, como un Toyota Prius, supone cargar con 317 kilos de modernas baterías de litio durante todo el camino. Con la aleación de Gremaud, un coche que usara el hidrógeno recorrería la misma distancia cargando sólo 200 kilos.