En la lucha por frenar el calentamiento global, el transporte y la industria automotriz serán dos de los principales actores. Por lo tanto, los fabricantes mundiales de automóviles se esfuerzan por encontrar la opción más limpia, más eficiente y más rentable para el futuro, ya que esto garantizará las ventas.
El ganador actual son los vehículos eléctricos (EV) que funcionan con baterías, predominantemente con baterías de iones de litio. Sin embargo, las baterías tienen muchos inconvenientes, incluida una vida útil y un precio limitados. Para abordar estos problemas, los fabricantes están buscando alternativas. Una opción que gana terreno es pilas de combustible de hidrógeno, pero, ¿son mejores que las baterías? ¡Siga leyendo para descubrir la solución adecuada para usted!
Índice del contenido
¿Qué es una batería?
¿Qué es una pila de combustible de hidrógeno?
Baterías frente a pilas de combustible de hidrógeno: las diferencias
Baterías frente a pilas de combustible de hidrógeno: ¿cuál es mejor?
Conclusión
¿Qué es una batería?
Una batería es un dispositivo que puede almacenar energía y luego descargarla, convirtiendo la energía química en electricidad, cuando sea necesario. La descarga de electricidad se logra mediante la reacción química en una o más celdas electroquímicas. Esto significa que las baterías con más celdas son capaces de una mayor descarga de energía eléctrica.
¿Cómo crean electricidad las celdas electroquímicas?
- Las celdas electroquímicas tienen dos terminales (electrodos), que están conectados a través de un puente poroso.
- Los electrodos pasan una carga eléctrica (electrones) entre sí a través de este puente poroso, que contiene el químico conocido como electrolito.
- La pérdida de electrones del electrodo/terminal negativo (ánodo) y el paso de estos al electrodo/terminal positivo (cátodo) a través del electrolito significa que hay una diferencia de carga o voltaje de un lado a otro, lo que resulta en un flujo de electricidad.
Las baterías pueden ser recargables o de un solo uso, y pueden estar hechas de muchos materiales diferentes. Algunos de los materiales más comunes incluyen alcalinos, iones de litio, polímeros de litio e hidruro metálico de níquel.
Dependiendo de la cantidad de celdas electroquímicas, las baterías se pueden usar de manera diferente, donde las baterías más grandes pueden alimentar automóviles eléctricos, por ejemplo, mientras que una batería más pequeña se puede usar para encender una lámpara o un taladro.
¿Qué es una pila de combustible de hidrógeno?
Las celdas de combustible de hidrógeno, como las baterías, tienen un ánodo, un cátodo y un puente poroso de electrolito. Sin embargo, en lugar de usar energía química, las celdas de combustible de hidrógeno generan electricidad a través de la reacción de los átomos de oxígeno e hidrógeno, y dado que el único subproducto es el agua, usar estos para crear energía no contamina.
¿Cómo crean electricidad las células de hidrógeno?
- El hidrógeno se alimenta al ánodo o terminal negativo, mientras que el oxígeno se alimenta al cátodo o terminal positivo.
- En el ánodo, los átomos de hidrógeno se separan en protones (carga positiva) y electrones (carga negativa).
- Los protones pasan a través del puente de la membrana electrolítica hacia el cátodo, mientras que los electrones toman una ruta diferente para generar electricidad.
- Los protones y electrones se encuentran en el cátodo, donde se combinan con oxígeno, generando así electricidad, con calor y agua como subproducto.
Las celdas de combustible de hidrógeno son limpias, pero menos potentes que las baterías de combustión y químicas, por lo que, para generar suficiente electricidad para hacer funcionar máquinas, vehículos u otros artículos electrónicos, muchos combustibles de hidrógeno se apilan juntos.
Baterías frente a pilas de combustible de hidrógeno: las diferencias
Eficiencia
En la actualidad, las baterías tradicionales son más eficientes que las pilas de combustible de hidrógeno, ya que proporcionan más potencia. Esta es una de las principales razones por las que los principales fabricantes de vehículos eléctricos, como Tesla y BYD, siguen utilizando baterías en sus procesos de fabricación. Sin embargo, con suficiente inversión e investigación esto podría cambiar.
A pesar de su menor eficiencia, las celdas de combustible de hidrógeno son la mejor opción para vehículos más grandes, incluidos camiones y cohetes de la NASA. La razón principal de esto es el peso.
Peso y tamaño
Las baterías son pesadas, y cuando se emplean para camiones grandes de largo alcance u otros vehículos grandes, este peso adicional puede “superar” los beneficios. Las celdas de combustible de hidrógeno, por otro lado, son más compactas y livianas, con más energía en menos masa. Esto significa que, cuando se emplean en vehículos grandes, reducen el peso y, por lo tanto, permiten una mayor autonomía de conducción. Por poner un ejemplo, un camión con una autonomía de 800 kilómetros reduciría su peso en 2 toneladas si utilizara pilas de combustible de hidrógeno en lugar de baterías.
Toxicidad
Las celdas de combustible de hidrógeno son la opción más limpia, ya que solo producen calor y agua como subproducto y no contienen materiales tóxicos. Las baterías, por otro lado, son notoriamente difíciles de desechar, con solo 5% de baterías de iones de litio que se reciclan. Las baterías tienen componentes metálicos tóxicos, incluidos cobalto, níquel y manganeso, que a menudo se filtran a la tierra en los vertederos y contaminan las fuentes de agua. Además, debido a una vida útil corta de solo cinco años (o menos si se descarga por completo o no) mantenido), sería necesario producir más baterías que pilas de combustible de hidrógeno.
Infraestructura de recarga/repostaje
Las pilas de combustible de hidrógeno no necesitan recargarse, solo necesitan recargarse. Esto significa que en lugar de esperar horas para recargar una batería o tener que cambiarla cuando se agota, el usuario simplemente puede recargar, lo que lleva 15 minutos. Además, dado que las pilas de combustible de hidrógeno solo requieren hidrógeno y oxígeno, el reabastecimiento de combustible es rentable. Sin embargo, sigue existiendo un problema en la accesibilidad, ya que el hidrógeno no siempre es fácilmente accesible. Esto podría ser algo que cambie con una mayor infraestructura e inversión.
Precio
Los costos de las baterías y los combustibles de hidrógeno no solo se deciden por el precio, sino también por los costos de mantenimiento, los tiempos de recarga/recarga y otros factores similares. El costo de una batería, así como su mantenimiento y/o reemplazo sigue siendo alto, mientras que su tiempo de recarga es largo. Las celdas de combustible de hidrógeno, por otro lado, son bastante rentables, con tiempos de recarga rápidos, además de ser más livianas y adecuadas para la conducción de largas distancias. Sin embargo, el costo de las materias primas involucradas en la creación de estos combustibles de hidrógeno, como el platino, es alto.
Baterías frente a pilas de combustible de hidrógeno: ¿cuál es mejor?
Con la falta de infraestructura para las pilas de combustible de hidrógeno y la innovación aún posible para las baterías, no se trata de cuál es mejor en este momento, sino de cuál será mejor en el futuro.
Actualmente, los combustibles de hidrógeno se consideran la mejor opción para vehículos más grandes, como cohetes, trenes, aviones, barcos e incluso algunos vehículos de construcción. Esto se debe a que son más livianos, no requieren largos tiempos de carga y tienen una mayor durabilidad que las baterías. Gracias a que no tienen piezas móviles, también son muy silenciosos, lo que es ideal para viajes más largos.
Sin embargo, para los vehículos más pequeños utilizados por la mayoría de la población, las baterías siguen siendo la opción preferida. No se espera que los automóviles, las motocicletas y las camionetas viajen largas distancias continuamente, lo que significa que no requieren baterías enormes, lo que significa menos peso y tiempos de recarga más cortos. Sin embargo, esto puede estar a punto de cambiar, a medida que el hidrógeno esté más disponible en las carreteras y los principales fabricantes de automóviles, incluidos Toyota, Hyundai y Honda desarrollar coches de pila de combustible de hidrógeno.
Conclusión
Las baterías, y especialmente las baterías de iones de litio, conservan el primer lugar en la fabricación de vehículos eléctricos en la actualidad; sin embargo, la dependencia de los minerales no renovables significa el final inevitable de esta fuente de energía. La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, aunque todavía está en desarrollo y actualmente es más cara que las baterías de iones de litio, es limpia, flexible y eficiencia energética.
Gracias a estas cualidades, junto con los objetivos de los gobiernos mundiales para frenar la dependencia de los combustibles fósiles y reducir las emisiones, se espera que los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno reemplacen a los vehículos eléctricos que funcionan con baterías en un futuro cercano. Los aumentos en la inversión y los avances en tecnología significarán una mayor eficiencia de las celdas de combustible de hidrógeno, lo que conducirá a una valoración proyectada de más de USD 131 billones para 2023, de solo USD 1.9 mil millones en 2021.
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