Toyota Mirai FCEV: ¿Cómo funciona el vehículo a hidrógeno de Toyota?

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En un mundo diverso, con personas que viven en contextos diversos y tienen necesidades diversas, Toyota apuesta por la diversidad tecnológica. El enorme desafío de alcanzar la neutralidad de carbono no tiene una única solución. Por eso Toyota apuesta por un abanico amplio de tecnologías, muchas de las cuales todavía están en desarrollo. En el caso de los vehículos electrificados, Toyota ya comercializa vehículos con cuatro tecnologías fundamentales: vehículos eléctricos híbridos (HEV, por sus siglas en inglés); eléctricos híbridos Plug-In o “enchufables” (PHEV); eléctricos a batería (BEV) y eléctricos de celdas de combustible (FCEV), como el Toyota Mirai.

Los FCEV (Fuel Cell Electric Vehicles) son, como indica su nombre, vehículos eléctricos. Es decir que lo que impulsa a las ruedas es un motor eléctrico. La diferencia con los BEVs es que la energía eléctrica que utilizan no está almacenada en una batería que fue cargada desde una fuente externa sino que produce su propia electricidad. Utiliza dos componentes: el hidrógeno, almacenado en dos tanques de alta presión, y el oxígeno que obtiene del aire exterior. La magia ocurre dentro de la celda o pila de combustible.

¿Pero cómo funciona?

Como en una batería, una celda de combustible tiene dos electrodos: uno negativo (el ánodo) y uno positivo (el cátodo), que están apilados alrededor de un electrolito (una sustancia con conductividad eléctrica). Las celdas de Toyota utilizan tecnología PEM, una membrana de intercambio de protones donde se libera energía eléctrica a partir de una reacción electroquímica entre el hidrógeno y el oxígeno.

La membrana permite el paso de los protones del hidrógeno, pero no de los electrones, que serán los que produzcan la corriente eléctrica. En términos muy sencillos, el hidrógeno suministra electrones que el oxígeno capta. Así, a partir de esta reacción se obtienen dos productos: electricidad por un lado (que alimenta al motor) y agua por el otro (que se almacena en un depósito o directamente se libera en forma de vapor).

Se trata de un proceso inverso al de la electrólisis, donde se utiliza electricidad para romper las moléculas del agua (H2O) y producir hidrógeno por un lado y agua por el otro.

¿Por qué hidrógeno?

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo. Está presente en los hidrocarburos, en las plantas y fundamentalmente en el agua. Existen muchos métodos para extraerlo, tanto desde el gas natural como del carbón o la biomasa. El más prometedor de esos métodos, por su potencial para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, es el llamado “hidrógeno verde”. Se obtiene a partir de la electrólisis del agua, utilizando electricidad de fuentes renovables para el proceso. De esta manera, tecnologías como las del Mirai hacen un gran aporte a la mitigación del calentamiento global.

Toyota comenzó a investigar y trabajar en celdas de combustible desde 1992. El Mirai fue lanzado al mercado en 2014 y en 2021 se presentó su segunda generación, con nueva tecnología Fuel Cell. Mirai ya lleva vendidas más de 20.000 unidades alrededor del mundo. Pero eso no es todo, porque la tecnología de Toyota también se utiliza en camiones y otros vehículos de transporte pesado y de larga distancia. De hecho, también se investiga su aplicación para generación en el ámbito doméstico con cartuchos intercambiables de hidrógeno.

El récord del Mirai

Uno de los grandes desafíos de los vehículos eléctricos a batería (BEVs) es el tiempo de carga. La carga de los FCEVs como el Mirai, en cambio, no demora más de 5 minutos. En ese tiempo se logran llenar los tanques con hasta 5.6 kg de hidrógeno, que le dan al Mirai una autonomía promedio de 650 km.

Sin embargo, el Mirai puede llevar esa capacidad mucho más allá. En 2021, el Mirai rompió el Récord Guiness al recorrer 1.360 km con una sola carga. La prueba se realizó en California, sobre la Autopista entre San Diego y Los Ángeles, mientras decenas de miles de conductores se movilizaban para llegar a sus trabajos u hogares. El Mirai completó todos esos kilómetros solo emitiendo agua como residuo. Sin emitir CO2 a la atmósfera.