Las baterías son la clave para los automóviles eléctricos y sus derivados, como lo son automóviles híbridos, híbridos enchufables y eléctricos de rango extendido. Es por eso que en diferentes instituciones y organismos, desde universidades hasta empresas privadas, se están realizando estudios para hacer más eficiente el uso de baterías en automóviles, investigando nuevas tecnologías y materiales que puedan garantizar mayor densidad energética y vida útil así como tipos de recarga más cortos y a menor costo. En la figura 1 se muestra la posible ubicación de baterías de nueva generación en un vehículo híbrido. La figura muestra como el grupo de baterías se conecta con el grupo motor.

Figura 1. Imagen de ubicación de un grupo de baterías de última generación en un automóvil híbrido.
Recuperada de http://www.motorpasionfuturo.com/coches-electricos/el-futuro-de-la-electricidad-son-las-redes-inteligentes Sólo para fines educativos.

Las tecnologías de construcción de baterías se están aglutinando en dos grandes grupos: las baterías de estado sólido, en la que la solución electrolítica de las baterías de iones de litio se sustituye por un sólido para alcanzar densidades energéticas hasta cinco veces mayores a las actuales, y las baterías aire-metal, en las cuales se espera una densidad energética hasta 20 veces mayor de la densidad de las baterías actuales.

A continuación se presentan algunas tecnologías de baterías utilizadas en ámbito automotriz:

Haz clic para conocer su detalle.

La industria automotriz siempre está en búsqueda de nuevas tecnologías limpias que puedan sustituir los combustibles fósiles. De forma paralela a los automóviles híbridos se están desarrollando prototipos de vehículos basados en celdas de combustibles de hidrógeno. En la figura 9 se muestra un esquema muy general de un vehículo equipado con celda de combustible.

Figura 9. Esquema de un automóvil equipado con celdas de hidrogeno. Imagen obtenida de: http://www.xn--energiasrenovveis-jpb.com/categoria/biocombustiveis/veiculos-a-hidrogenio/ Sólo para fines educativos.

Los vehículos de celdas de combustible tienen el potencial de reducir significativamente nuestra dependencia del petróleo y de esta forma las emisiones nocivas que contribuyen al cambio climático. Las celdas de combustible funcionan con hidrógeno comprimido que pasa en una celda de combustible "pila" que produce electricidad para accionar el vehículo. Este ciclo no genera emisiones de escape perjudiciales. Sin embargo, antes de disfrutar de estas ventajas, se deben superar varios desafíos tecnológicos.

Un automóvil impulsado por celdas de combustible puede viajar distancias más largas que los impulsados por baterías y celdas de combustible, los cuales se ven como vehículos convencionales desde el exterior, pero por dentro contienen componentes tecnológicamente avanzados que no se encuentran en los vehículos de hoy en día, por lo que se pueden utilizar en vehículos grandes como camionetas. La diferencia más obvia es la pila de celdas de combustible.

Este tipo de vehículo es alimentado por un grupo de celdas de combustible individual, conocido como pila de celdas de combustible, la cual convierte el gas hidrógeno, almacenado a bordo, en combinación con el oxígeno del aire en electricidad para accionar el motor eléctrico que propulsa el vehículo. El combustible de hidrógeno para este tipo de vehículo puede suministrarse de varias maneras. La mayoría de los vehículos llevan un tanque de gas de alta presión de hidrógeno puro.

Cada celda de combustible individual consiste de dos electrodos, uno con carga positiva (cátodo) y otro con carga negativa (ánodo), con una sustancia que conduce la electricidad (electrolito) intercalado entre ellos. El oxígeno del aire pasa sobre el cátodo y el hidrógeno en el ánodo, generando electricidad y agua.

Un esquema general de un automóvil instrumentado con celdas de hidrógeno se muestra en la figura 10.

Figura 10. Vista inferior de un automóvil instrumentado con celdas de combustible a hidrogeno. Imagen obtenida de: http://www.efemotor.com/noticia/toyota-lanzara-en-2015-turismo-con-pila-de-combustible-de-hidrogeno/ Sólo para fines educativos.

Los automóviles que utilizan celdas de combustible de Hidrógeno son silenciosos, muy eficiente energéticamente, tienen cero emisiones y tienen rango y rendimiento equivalente a sus homólogos de gasolina. Algunas características valiosas de este tipo de vehículo son las siguientes:

• Recargas más cortas, de aproximadamente 3 minutos.
• Mejor rango entre distancias, el cual es de entre 480 a 640 km con tanque lleno.
• Mayor potencia que los vehículos eléctricos.
• Mayor rendimiento que los vehículos eléctricos.
• No tiene emisiones dañinas, sólo emite vapor de agua.
• Menor costo de venta que los vehículos eléctricos.

Algunas de las armadoras automotrices que tiene la intención o ya están desarrollando automóviles de celdas de combustible de hidrógeno son Toyota, Hyundai, Daimler, Honda, Ford, General Motors, Mercedes-Benz y Nissan.

Las tecnologías modernas de almacenamiento de energía están cobrando un papel importante en el sector automotriz. Lo que se busca principalmente es la construcción de baterías que puedan ofrecer densidades de energía mayores. El objetivo es igualar o hasta superar la densidad de energía que es posible transportar en un tanque de gasolina.

El papel de la electrónica automotriz en esta particular aplicación resulta fundamental. De una parte los estudios para la construcción de estas baterías de nueva generación están totalmente relacionados con el área eléctrica y electrónica. Por otra parte nuevas tecnologías de almacenamiento de energía plantean cuestiones nuevas como las técnicas de recarga y recuperación de energía, así como el desarrollo de nuevos algoritmos de suministro de la energía.

Revisa a continuación el Checkpoint: