La tecnología de hidrógeno

Las pilas de combustible son un sistema electroquímico en el que la energía de una reacción química se convierte en energía eléctrica sin pasar por un proceso de combustión. De la misma forma que las baterías de ácido-plomo o de iones de litio, las pilas de combustible contienen un conjunto de células individuales que están conformadas, cada una de ellas, por dos electrodos (ánodo y cátodo) y un electrolito. Mientras que los electrodos y el electrolito tienen las mismas funciones que en los acumuladores de plomo y de iones de litio, que son las de alojar las reacciones entre elementos y permitir la migración de éstos, el catalizador es un componente que no está presente en las otras baterías y cuyo objetivo es permitir la circulación de electrones por un circuito externo y facilitar la canalización de los gases.

El principio de funcionamiento de la pila de combustible se basa en la oxidación del hidrógeno. En primer lugar se suministra hidrógeno en el ánodo, donde tiene lugar una reacción electroquímica en la que el hidrógeno se disocia en electrones y protones de hidrógeno. Los protones de hidrógeno (H+) atraviesan el electrolito para combinarse con oxígeno, y los electrones, que no pueden pasar a través del electrolito, pasan del ánodo al cátodo a través del catalizador (circuito externo), alimentando así los dispositivos conectados a la pila de combustible. Por otra parte, el oxígeno se suministra en el cátodo y se obtiene del mismo aire, mientras que el hidrógeno que se requiere para la reacción se suministra con alta presión desde un tanque de gas.

La tecnología de la pila de combustible que se implementa en las carretillas contiene un tanque de hidrógeno, una pila de combustible, un depósito intermedio de ion-litio, una controladora, bombas, válvulas, un refrigerador, un peso adicional y, por otra parte, requiere una estación de repostaje de hidrógeno. Los elementos estructurales de esta tecnología ocupan, aproximadamente, el mismo espacio que las baterías de ácido plomo, y tal como se puede observar en la Ilustración 1, la pila de combustible genera energía eléctrica que se almacena de forma temporal en una batería de ion litio y que pone a disposición del motor energía eléctrica inmediatamente.

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Ilustración 1. Esquema de carretilla con pila de combustible.

El principio básico de funcionamiento de la pila de combustible permite que ésta pueda producir más energía con una cantidad de combustible (hidrógeno) relativamente pequeña si se compara con la tecnología de ácido-plomo y, además, no necesita energía proveniente de la red eléctrica. En cuanto a los efectos en el medio ambiente, la tecnología de hidrógeno es mucho más sostenible que otros acumuladores porque los productos que se obtienen de la reacción electroquímica que se produce en la pila de combustible son agua, calor y electricidad. De forma que, a diferencia de otros acumuladores, las emisiones de CO2 son muy bajas. Además, es una tecnología energética que permite reabastecimientos rápidos, ya que el relleno del tanque de hidrógeno se puede llevar a cabo en solo 3 minutos.

Aun así, actualmente la tecnología de hidrógeno supone gastos elevados para el cliente, ya que para emplear pilas de combustible se debe disponer de una estructura de hidrógeno costosa (estaciones de repostaje, estaciones de gas, mantenimiento, etc.) y, solamente a partir de un tamaño de flota superior a las 50 carretillas y con un servicio a varios turnos, la inversión que una empresa realiza en pilas de combustibles se puede amortizar de forma rápida.

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