SISTEMA DE USO, ALMACENAMIENTO Y RECARGA IN SITU DE CÁPSULAS DE HIDRÓGENO MEDIANTE ELECTRÓLISIS INTEGRADA EN VEHÍCULOS.

Abstract

En el presente trabajo se va a realizar un estudio de la mejora de la viabilidad del uso de hidrógeno verde en los coches eléctricos por pilas de combustibles. Se va a hacer un estudio de la modificación de los coches de pilas de combustibles para ser más autosuficientes y mejorar en la autonomía introduciendo tecnologías avanzadas de hoy en día. El objetivo principal de dicho proyecto es la contribución en la descarbonización del sector de transporte, lo cual es una de las industrias a la que mayor CO2 genera, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y acelerando la transición hacia la neutralidad climática en 2050. Para ello, se hace un estudio del dimensionado del coche introduciendo un Electrolizador de Agua con Membrana de Intercambio de Protones, PEMWE (Proton Exchange Water Electrolyzers). Para mejor la eficiencia de la producción del hidrógeno, se intentará mantener el electrolizador a una temperatura de un rango de 60-80 ºC. Para ello, se usará el calor sobrante de los motores eléctricos, de la pila de combustible y de las baterías de litio introduciendo un intercambiador de calor en el sistema de refrigeración de coche. Cabe mencionar que el líquido refrigerante tiene que ser especial para pilas de combustible y se va a colocar un filtro iónico para cuidar de la conductividad del refrigerante. Para la producción del hidrógeno con el electrolizador PEMWE, se va a utilizar el agua de la salida de la pila de combustible PEMFC, pasando por un filtro iónico antes de entrar al electrolizador para evitar daños internos a causa de los residuos iónicos y la conductividad del agua. También se dispondrá de un tanque de agua desionizada de 15 litros, por si no hay agua suficiente a causa de las posibles pérdidas. En cuanto a la energía necesaria a la PEMWE, se va a usar placas solares monocristalinos tipo IBC para una eficiencia mejor situados en el tejado del coche de unos 2 metros, y frenos regenerativos alimentando la batería de principal y la batería auxiliar del coche. Por otra parte, para el depósito del hidrógeno, se van a usar tanques cilíndricos de tipo IV de 700 bares. El tanque principal constará de un almacenamiento de 5 kg de hidrógeno y 3 cápsulas cilíndricas intercambiables de 1 kg de almacenamiento. Tras los cálculos obtenidos a partir del análisis de dos escenarios diferentes, el coche tiene una autonomía media de 1500 km. El primer escenario consta de una ruta urbana, que se circula a 60 km/h de velocidad media, por lo que, la autonomía llega hasta los 2100 km en total. El segundo escenario consta de una ruta rural o zona montañosa con carreteras irregulares, a 100 km/h de velocidad media, este llega aproximadamente 900 km. Entre los hallazgos más significativos del estudio de viabilidad económica, destaca el elevado coste inicial de compra del vehículo, cuyo Precio de Venta al Público se sitúa en 121.444 €. No obstante, este elevado coste inicial debe valorarse en relación con los beneficios económicos que ofrece el vehículo durante su vida útil. La viabilidad del modelo se sustenta en dos razones operativas clave: la mitigación total de los costes de explotación derivados del consumo de combustibles fósiles y, un alto rendimiento energético que confiere al sistema una autonomía operativa que prácticamente duplica la de un vehículo de combustión convencional.