Próximamente el auto de carreras que quema hidrógeno de Toyota

Con el crecimiento de automóviles eléctricos utilizables en el mercado y los mercados de todo el mundo están erosionando lentamente la venta de combustibles fósiles, uno podría perdonar su pensamiento de que la era de los motores de combustión interna está llegando a su fin. La historia rara vez es tan corta y seca, y las nuevas tecnologías apuntan a mantener vivo el motor de combustión durante algún tiempo.

El próximo auto de carreras de Toyota con hidrógeno basado en Corolla Sport.

Una de las tecnologías más interesantes en esta área son los motores de combustión de hidrógeno. A diferencia de las tecnologías de pilas de combustible que combinan hidrógeno con oxígeno utilizando membranas especiales para generar electricidad, estos motores lo hacen a la antigua: en llamas. Toyota investigó recientemente la tecnología y anunció que un auto de carreras con un motor de combustible de hidrógeno de tres cilindros competirá en la carrera Fuji Super TEC de 24 horas de este año.

¿Motores de hidrógeno?

La ventaja de un motor de combustión de hidrógeno es que, a diferencia de los combustibles fósiles, las emisiones de combustible de hidrógeno son notablemente limpias. La quema de hidrógeno en oxígeno puro produce solo agua como subproducto. Si se quema en aire atmosférico, el resultado es casi el mismo, aunque con pequeñas cantidades de óxidos de nitrógeno producidos. Por lo tanto, existe un gran incentivo para explorar la sustitución de los combustibles de transporte existentes por hidrógeno. Es una forma posible de reducir la producción contaminante evitando la molestia de los largos tiempos de recarga por las tecnologías eléctricas de baterías.

Los conceptos básicos de un motor de combustión de hidrógeno son básicamente los mismos que los de cualquier motor de gasolina. De hecho, casi cualquier motor de gasolina existente se puede convertir para que funcione con hidrógeno simplemente reemplazando los inyectores de combustible con piezas adecuadas para inyectar hidrógeno. Sin embargo, debido en gran parte al hecho de que una mezcla combustible de hidrógeno y aire ocupa más espacio en un cilindro que de otro modo sería para el aire, la potencia se reducirá en un 20-30% en comparación con el mismo motor que quema gasolina, asumiendo el hidrógeno. se inyecta antes del cierre de la válvula de cierre.

Los métodos no tecnológicos de premezclado de hidrógeno gaseoso con la carga de aire de entrada reducen la potencia potencial del motor. En teoría, los métodos de inyección directa podrían permitir que un proyecto impulsado por hidrógeno produzca el 120% de la potencia de un motor de gasolina similar.

Sin embargo, se pueden tomar medidas para compensar esto. Al diseñar motores para quemar hidrógeno desde el principio, se pueden optimizar aspectos como la relación de compresión, el diseño de la cámara de combustión y los métodos de inyección para que coincidan con el combustible de hidrógeno. Por ejemplo, mediante el uso de tecnología de inyección directa para rociar hidrógeno en la cámara de combustión después de cerrar la válvula de entrada, la potencia de un motor de hidrógeno se puede incrementar significativamente. Esto se debe al vacío del motor durante la carrera de entrada que introduce un 100% de aire, en lugar de que el 30% del espacio lo ocupe el hidrógeno en una mezcla estequiométrica.

Todavía hay problemas de ingeniería que quedan por resolver antes de que los motores de hidrógeno puedan ser importantes. También existe el mismo problema de distribución de pollos y huevos que afecta a los coches de pila de combustible; Sigue siendo difícil para las empresas vender vehículos de hidrógeno si hay una falta de infraestructura de estaciones de servicio. También hay problemas con el cárter donde el gas hidrógeno puede encenderse en el cárter deslizándose más allá de los anillos del pistón, así como problemas de extinción de incendios en sistemas que premezclan el gas hidrógeno en la entrada. Sin embargo, ninguno de estos problemas es insuperable, y resolverlos es más un caso de esfuerzo de ingeniería de rutina que una exploración del cielo azul.

También señala que, aunque los motores de hidrógeno son mucho más limpios que sus homólogos fósiles y no emiten CO2, los rastros de aceites lubricantes aún se arrastran a través del proceso de combustión, ya que ningún segmento de pistón es perfecto. Obviamente, esto no es un problema para las pilas de combustible de hidrógeno.

Ejemplos del mundo real

En general, los motores de combustible de hidrógeno se ven poco notables en comparación con sus homólogos de gasolina. La única gran diferencia es el método de inyección de combustible.

La participación de Toyota en la carrera lanzará un motor de tres cilindros en un automóvil basado en el Toyota Corolla Sport, con la intención de competir en una carrera de resistencia de 24 horas. Hay mucho más por explotar, aunque un video de YouTube sobre el motor de hidrógeno parece insinuar que la inyección en la puerta usada es en lugar de la inyección directa. Esto no es sorprendente, ya que la entrada a la carrera es esencialmente un demostrador tecnológico para elevar el perfil de los autos de hidrógeno, más que un esfuerzo completo para producir la mayor potencia con un motor de hidrógeno.

Toyota, sin embargo, no es la única empresa que está experimentando con la tecnología. Los esfuerzos de Mazda dieron como resultado el RX-8 Hydrogen RE, que exhibe un motor de camioneta de combustible dual capaz de quemar gasolina o hidrógeno según sea necesario. Pocos de estos vehículos se han alquilado en varios lugares con una infraestructura de llenado adecuada.

El Hydrogen 7 de BMW introdujo un V12 de doble combustible y se vendió en mercados limitados de 2005 a 2007.

BMW incluso ha construido una versión de su cabina de lujo de la serie 7 completa con un motor V-12 de dos combustibles de 6.0 litros. Sin embargo, el motor perdió algo de eficiencia en comparación con los modelos eléctricos puramente de gasolina, y también se lanzó en cantidades limitadas de 2005 a 2007.

Proyectos anteriores como los de BMW y Mazda han despertado un interés significativo, pero poca demanda real del mercado. Los altos precios combinados con la tecnología rudimentaria de almacenamiento de hidrógeno, junto con una falta casi total de infraestructura, significaron que tales autos no eran una gran propuesta para el conductor promedio.

Si bien los experimentos anteriores con quemadores de hidrógeno han disminuido, el impulso continuo para desarrollar mejores estaciones de almacenamiento de hidrógeno y de gasolina, así como motores de mejor rendimiento, aún puede ser prometedor en el futuro. Sin embargo, será una batalla costosa contra los autos eléctricos existentes que tienen una gran ventaja en la carrera de infraestructura, así como en el corazón y la mente.

  • x3n0x dice:

    Si bien los autos eléctricos tienen su lugar, ¡no podemos pasar por alto los problemas de infraestructura causados ​​por la carga de cantidades masivas de vehículos eléctricos! Todos tienen que conseguir esa electricidad en algún lugar, y la red ya está gravada en algunos lugares por varias razones. Si bien es mucho más eficiente centralizar la generación, el futuro de la red es probablemente una solución más distribuida y, sin embargo, necesita llevar esa energía al automóvil.

    Cada vez más, tengo la impresión de que resolver el dilema del cambio climático requerirá más que unas pocas soluciones, y que requerirá una gran cantidad de pensamiento creativo y extraordinario por parte de muchas personas inteligentes y motivadas.

    Es muy alentador ver a personas trabajando en nuevas soluciones e impulsando el desarrollo de este y otros métodos alternativos para impulsar los vehículos. Nos guste o no, la necesidad de transporte no desaparecerá y, debido a los diversos entornos y necesidades, ninguna solución mágica será la respuesta.

  • trimestral dice:

    ¿Qué pasa con un fragmento de metal debido a la absorción de hidrógeno?

  • GameboyRMH dice:

    Me gusta decir que los automóviles con celdas de combustible de hidrógeno ofrecen la mejor opción de las peores desventajas: el alto costo de los vehículos eléctricos, la fuente de combustible fósil de ICE (porque en la actualidad se produce casi en su totalidad como un subproducto de combustible fósil) y los problemas de almacenamiento de combustible, (actualmente) suministro y transporte de suministros de hidrógeno que no tienen parangón con ninguna otra tecnología. Lo único que no tienen es la complejidad de ICE. Un vehículo ICE eléctrico de hidrógeno intercambia el costo similar al de un vehículo eléctrico por la complejidad del ICE y no aborda ninguno de los otros problemas.

  • trimestral dice:

    ¿Qué pasa con un fragmento de metal debido a la absorción de hidrógeno?

    • Cbob dice:

      La NASA pudo lidiar accidentalmente con ese problema en su automóvil de hidrógeno. Descubrieron que las trazas de CO en el hidrógeno parecían disminuirlo.

Nora Prieto
Nora Prieto

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