El autor es Desarrollador de negocios internacionales en HEF DURFERRIT de México
El principio de funcionamiento de un vehículo de hidrógeno se basa en la transformación de la energía química de la molécula H2 en energía eléctrica.
Para ello, se utiliza una pila de combustible que combina el oxígeno del aire y el hidrógeno almacenado en un tanque a presión, para producir electricidad y solo agua como subproducto; por lo que, el vehículo de hidrógeno produce su propia electricidad a partir de un combustible que no es de origen fósil y que no genera emisiones de CO2 (en el caso de utilizar hidrógeno verde procedente de energías renovables coma la solar y eólica).
Placas bipolares de PEMFC: generación de energía
En la PEMFC (Pila de combustible de membrana de intercambio de protones) hay generación de energía (y agua). En el ánodo, la reacción es H2 à 2H+ + 2e- y en el cátodo, la reacción es ½O2 + 2H+ + 2e- à H2O. La PEMFC es utilizada por los fabricantes de automóviles porque presenta fuertes ventajas:
- Funciona a baja temperatura (aproximadamente 80°C),
- Sin necesidad del precalentamiento, permitiendo un arranque rápido,
- Durabilidad (entre 5,000 y 8,000 horas para automóviles y entre 25,000 y 30,000 horas para camiones),
- Más compacta.
Una célula de combustible está compuesta por un conjunto de membrana-electrodo y dos placas bipolares que generan un voltaje de aproximadamente 0.65 V.
Al igual que en las baterías, las celdas individuales se agrupan para obtener un voltaje y una potencia más altos. A este conjunto de celdas agrupadas se le llama pila de combustible.
Para mejorar la compactación de las pilas de combustible en los vehículos, la opción más adecuada, es el uso de placas bipolares metálicas (titanio, acero inoxidable, incluso aluminio), sin embargo, las placas necesitan ser protegidas contra la corrosión mientras garantizan una óptima conductividad eléctrica durante varios miles de horas de uso.
Para lograr estos objetivos, el tratamiento al vacío de PVD (Deposición Física de Vapor) es una opción viable porque permite la generación de capas muy densas, con pocas impurezas y que cumplen con las especificaciones requeridas. La solución de tratamiento PVD en placas bipolares metálicas puede ser bastante competitiva con respecto al precio en comparación con la solución que utiliza paladio, hasta en un factor de 50.
Por lo tanto, en el mercado actual, existe la necesidad de desarrollar tecnologías que permitan alcanzar estos objetivos. Tal es el caso del grupo de origen francés HEF, que ha enfocado toda la energía de sus equipos para desarrollar e industrializar una solución óptima de PVD, que es, económicamente competitiva para acompañar a sus futuros clientes (principalmente los fabricantes de placas bipolares) en todo el mundo.
Electrólisis PEM: producción de hidrógeno verde
Durante años, los equipos de investigación de la empresa francesa han estado superando los límites del recubrimiento PVD en las placas bipolares de las PEMFC. El conocimiento adquirido, las capacidades industriales y de investigación, le permiten a HEF enfrentar los desafíos y satisfacer las demandas de otra aplicación del sector, en específico, la electrólisis PEM (Membrana de Intercambio de Protones), para la producción inicial del H2.
En el proceso de electrólisis del agua PEM, hay producción de Hidrógeno. En el ánodo la reacción es H2O à O2 + 4H+ + 4e- y en el cátodo la reacción es 4H+ + 4e- à 2H2.
Las soluciones de PVD para componentes de electrólisis PEM están generando un interés creciente entre los productores de hidrógeno. La experiencia de HEF en el proceso de PVD es útil para optimizar el rendimiento del sistema. Con ello, se busca apoyar tanto la industrialización de las soluciones actuales, así como la colaboración para las próximas generaciones de electrólisis PEM.
El hidrógeno verde: una oportunidad para México
México se encuentra en una posición privilegiada para convertirse en un líder en el desarrollo del hidrógeno verde debido a las siguientes ventajas:
- El país cuenta con un potencial de energía renovable adecuadamente distribuido.
- México tiene una infraestructura energética bien desarrollada que podría permitir el desarrollo efectivo del hidrógeno verde.
- Se cuenta con uno de los costos de producción más bajos de hidrógeno verde en toda América Latina: <2 USD/kg H2 (proyección 2050 según expertos). Al compararse con otros países como Corea, Japón o Rusia (4 USD/kg H2 proyección 2050 según los mismos expertos), estos costos son muy competitivos.
Ahora, para aprovechar esta posición, es importante ajustar la política energética mexicana y tener una regulación bien definida para las nuevas tecnologías, como la producción y el uso del hidrógeno.
El grupo HEF ha desarrollado su conocimiento en ingeniería de materiales de superficie en tribología, fotónica y tecnologías H2, con el propósito de ofrecer procesos para abordar desafíos en varios sectores, incluyendo el de movilidad y energía.
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