Filtros de aire catódicos, esenciales para proteger los componentes de la pila de combustible en vehículos de hidrógeno

Los modelos de vehículos eléctricos con sistemas de propulsión basados en pila de hidrógeno son actualmente muy escasos en España. Sus principales desafíos para constituir una verdadera alternativa al vehículo eléctrico de baterías (BEV) son el escaso desarrollo de las infraestructuras de la red de estaciones de recarga, los costes de producción y la adopción de tecnologías renovables para la producción de hidrógeno.

Pero, si se superaran estos desafíos, este sistema de propulsión presenta varias ventajas frente a los BEV. Una de ellas es el tiempo de repostaje. Los vehículos de pila de combustible pueden repostar hidrógeno en solo unos minutos -similar a los vehículos de combustión interna-, mientras que los BEV pueden tardar varias horas en recargarse completamente, señalan desde Mann+Hummel.

Además, las pilas de combustible aportan mayor autonomía que las baterías de los BEV, aunque estas están implementando desarrollos orientados a reducir esa brecha.

ASÍ FUNCIONAN LAS PILAS DE COMBUSTIBLE

Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte el hidrógeno y el oxígeno en electricidad, con agua y calor como subproductos. Esta electricidad se utiliza para alimentar el motor eléctrico propulsor del vehículo.

El hidrógeno almacenado en tanques a alta presión reacciona con el oxígeno del aire para producir electricidad, que se almacena en una batería o se usa directamente para alimentar el motor eléctrico. Con ello, el único subproducto de esta reacción es vapor de agua, lo que hace que estos vehículos sean considerados de cero emisiones durante su uso.

Los sistemas de pilas de combustible están compuestos por varios componentes clave que trabajan juntos para generar electricidad a partir de hidrógeno y oxígeno. Constan de un ánodo, que es el electrodo negativo donde el hidrógeno se oxida, liberando electrones y protones. Asimismo, constan de un cátodo, el electrodo positivo donde el oxígeno se reduce y reacciona con los protones y electrones para formar agua. Por otra parte, el electrolito es un material que permite el paso de iones (protones) del ánodo al cátodo, pero bloquea el paso de electrones.

Por su parte, las placas bipolares separan las celdas individuales dentro de la pila de combustible, distribuyen los gases reactivos y conducen los electrones hacia el circuito externo.

El sistema de gestión de agua mantiene el equilibrio de agua dentro de la pila de combustible, asegurando que no haya exceso ni déficit de agua. Y otro sistema, el de control de temperatura, regula la temperatura de funcionamiento de la pila de combustible para mantenerla en un rango óptimo.

Por último, los compresores y humidificadores aseguran que el hidrógeno y el oxígeno estén en las condiciones adecuadas de presión y humedad para la reacción.

PROTEGER EL CÁTODO DE CONTAMINANTES

Atendiendo al funcionamiento de este sistema de propulsión, Mann+Hummel considera esencial incorporar en el vehículo filtros de aire catódicos, aunque por normativa no son siempre obligatorios, "ya que su función principal es proteger el cátodo de contaminantes y partículas que podrían dañar el sistema o reducir su eficiencia", explican desde la citada compañía.  

Los filtros de aire catódicos utilizan medios filtrantes multicapa con carbón activo incorporado que permiten eliminar tanto partículas sólidas (polvo, polen), como otros contaminantes del aire (gases) evitando que estas partículas obstruyan o dañen el cátodo, lo que podría afectar negativamente la reacción electroquímica. Este aire limpio también va a mejorar la eficiencia en la generación de electricidad. "Y es que cualquier contaminante en el aire podría interferir con la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno. De igual modo, la presencia de contaminantes en el aire puede acelerar el desgaste de los componentes de la pila de combustible, de modo estos filtros ayudan a prolongar la vida útil del sistema al mantener el aire limpio y libre de partículas dañinas", apuntan los expertos.

Así, "por todas sus prestaciones, aunque no siempre son obligatorios por normativa, muchos fabricantes los incluyen como parte estándar del sistema para asegurar la fiabilidad y eficiencia del vehículo", precisan desde Mann+Hummel.