Qué es el Hidrógeno caliente o H2-ICE y qué aplicaciones tiene en los coches

La industria del automóvil ha sido obligada a apostar por el vehículo eléctrico a través de normativas anticontaminación muy severas, pero los fabricantes saben que el objetivo de convertir al coche eléctrico en la referencia definitiva de movilidad está aún muy lejano.

Es por eso que las marcas siguen investigando vías alternativas que permitan a sus vehículos cumplir las normativas de emisiones. El hidrógeno juega un papel importante en algunas de ellas, como la tecnología de pila de combustible, pero también en un tipo de vehículo bifuel propulsado por hidrógeno.

Qué es el hidrógeno caliente o H2-ICE

Recientemente, esta tecnología conocida como hidrógeno caliente ha sido motivo de actualidad tras conocerse la apuesta de Nissan por este tipo de mecánica. Pero, ¿qué es exactamente el hidrógeno caliente?

Llamamos así al motor H2-ICE o motor de combustión interna de hidrógeno. En la práctica, se trata de un motor térmico convencional adaptado para usar hidrógeno como carburante en lugar de gasolina o diésel.

El uso del hidrógeno redunda en la ausencia de producción de dióxido de carbono (CO2)

A dicho motor se le adapta el sistema de inyección de combustible y el sistema de encendido, incorporando también un módulo de control del motor y su correspondiente software específico, así como la inyección directa de hidrógeno en la cámara de combustión.

Qué beneficios tiene el hidrógeno caliente o H2-ICE

El principal objetivo del uso de esta tecnología es, por un lado, prescindir de los combustibles fósiles cada vez más escasos como recurso natural en nuestro planeta.

Además, el uso del hidrógeno redunda en la ausencia de producción de dióxido de carbono (CO2), ya que este carburante no suma carbono a la combustión como en el caso del diésel y la gasolina. A consecuencia de ello, no se produce una emisión de este gas de efecto invernadero.

Esto permite que los vehículos propulsados por hidrógeno caliente sean considerados ECO para la DGT.

Inconvenientes del uso del hidrógeno caliente o H2-ICE

Pero este sistema no está exento de desventajas o retos a la hora de ser utilizado en la automoción. El primero es que la combustión de la mezcla de hidrógeno y aire genera óxidos de nitrógeno (NOx), por lo que los vehículos de hidrógeno caliente no pueden ser considerados vehículos de cero emisiones, como en el caso de los eléctricos. Así, como hemos avanzado anteriormente, la DGT considera estos vehículos con derecho a etiqueta ECO, pero no a etiqueta CERO.

De igual modo, el hidrógeno plantea retos técnicos que los fabricantes deben resolver para poder considerar este carburante apto para su proliferación en la industria. Los principales tienen que ver con su inflamabilidad y escaso retardo en la ignición, además de la necesidad de mantenerlo a una presión constante.

Por ello, son necesarios sistemas de inyección específicos y cámaras de combustión presurizadas que garanticen la eficiencia del motor, lo que también redunda en una reducción de los niveles de NOx emitidos.

El hidrógeno requiere también el ajuste del sistema de encendido. El amplio límite de inflamabilidad y la baja energía de ignición necesaria hacen que suprimir cualquier tipo de descarga involuntaria sea clave. Además, las altas temperaturas de llama resultan en un mayor desgaste de los electrodos.

Por otro lado, la baja densidad del hidrógeno puede conducir a la acumulación de este dentro del cárter del motor, excediendo así el límite inferior de explosividad. En combinación con la baja energía de ignición requerida anteriormente, este efecto podría provocar daños graves en el motor. Para ello se requiere una ventilación mejorada del cárter que contrarreste la acumulación de hidrógeno

Maximizar la robustez contra la preignición es uno de los principales desafíos que limitan los motores de combustión interna de hidrógeno para lograr altos niveles de presión efectiva media al freno (BMEP) producida sobre el pistón similares a los de diésel. La preignición puede ser causada, entre otras fuentes, por áreas de superficie caliente o la introducción incontrolada de aceite lubricante en la cámara de combustión.

Historia

El motor de combustión con hidrógeno no es algo nuevo en la industria, pues ya a principios del siglo XIX François Isaac de Rivaz diseño el motor que lleva su nombre y que utilizaba una mezcla de aire e hidrógeno como carburante. Ya en 1863, Éttiene Lenoir fabricó el Hippomobile y Paul Dieges patentó en 1970 una modificación del motor de combustión interna de gasolina preparada para funcionar con hidrógeno.

Desde entonces, se ha trabajado con camiones y autobuses propulsados por este tipo de tecnología y Mazda ha desarrollado motores Wankel propulsados con hidrógeno. También BMW trabajó en este campo, presentando el Hydrogen 7 en 2005.

Otros vehículos de este tipo han sido el Shelby Cobra modificado por James W. Heffel y el Aston Martin Rapide S que compitió en las 24 Horas de Nürburgring con un sistema combinado de hidrógeno y gasolina desarrollado por Alset GmbH.