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| Toyota Mirai |
La pila de combustible o Fuel Cell es sin duda la gran alternativa a los vehículos eléctricos de batería. Sin embargo, el sistema de estos autos impulsados por hidrógeno son vistos por algunos técnicos y mecánicos tradicionales como demasiado complejos y poco prácticos a día de hoy.
La tecnología de la pila de combustible está completamente desarrollada y su función es la de reemplazar a las pesadas baterías y alimentar al motor eléctrico de tracción que obviamente es similar a la de cualquier EV.
El Toyota Fuel Cell System o TFCS, es el utilizado en el Toyota Mirai, la berlina propulsada por hidrógeno que este año ha conocido su segunda generación.
Como ya sabemos, para producir energía eléctrica a través de hidrógeno necesitamos oxígeno, que se toma del aire directamente. En el caso del Toyota Mirai, esto se realiza a través de una entrada situada en el frontal del vehículo que está optimizada para absorber las importantes cantidades de aire que se necesitan para la marcha.
Un sofisticado sistema de filtros permite purificar el aire que se toma y que posteriormente se expulsa. Un primer filtro catalizador, exclusivo de Toyota, atrae y neutraliza sustancias nocivas como dióxido de azufre, monóxido de nitrógeno o amoníaco. Un segundo filtro de tela con carga electrostática elimina entre el 90 y el 100 % de las partículas PM 2.5 (menores de 2,5 micras), como el polvo, el cemento, etc.
El otro elemento necesario para conseguir electricidad es el hidrógeno, que se almacena en depósitos de alta presión. En el caso del Toyota Mirai, el hidrógeno se almacena en 3 depósitos a 700 bares de presión, y con una densidad de almacenamiento de depósito de 5,7 %.
Los depósitos se disponen ahora en forma de T: uno más largo colocado longitudinalmente debajo del piso y otros dos más pequeños situados lateralmente bajo los asientos traseros.
Estos depósitos cuentan con válvulas de sobrepresión y una estructura de tres capas: una interior de polímero reforzado con fibra de carbono de baja permeabilidad, una intermedia también de polímero y una externa de plástico reforzado con fibra de vidrio. Los depósitos están concebidos para soportar impactos a alta velocidad.
Fuel Cell / Pila de combustible
El lugar donde se combinan el oxígeno y el hidrógeno para producir electricidad es la pila de combustible. Toyota cuenta con un módulo denominado FC Stack, con una pila de electrolito de polímero sólido y catalizador de platino. En el nuevo Toyota Mirai, la pila de combustible pesa solo 52 kg y cuenta con un módulo de alimentación inteligente propio de Toyota (Intelligent Power Model o IPM) para regular su funcionamiento.
Uno de los elementos más importantes del conjunto de pila de combustible es el convertidor de voltaje o booster. Es el encargado de aumentar la tensión eléctrica de la energía producida en la pila (entrada) para alimentar el motor eléctrico (salida). En el caso del FC Stack del Toyota Mirai, el nuevo convertidor de voltaje de 4 fases (denominado Fuel Cell Power Converter o FCPC) logra aumentar la tensión hasta los 650 voltios.
Toyota Mirai Fuel Cell
El propulsor real en un vehículo de pila de combustible es el motor eléctrico, que está alimentado directamente por la energía producida en la pila. En el nuevo Toyota Mirai este propulsor está situado sobre el tren trasero, lo que posibilita alojar el FC Stack junto al eje delantero. Esto favorece una óptima distribución de los pesos, al 50 % en cada eje, lo que redunda en una mejor experiencia de conducción.
El nuevo motor del Toyota Mirai de segunda generación es de menor tamaño, pero con un 12 % más de potencia, alcanzando los 182 CV.
Fuel Cell / Pila de combustible
En el Toyota Fuel Cell System, la pila de combustible se combina con una batería de propulsión que hace las veces de un buffer, funcionando de forma similar a la de un híbrido eléctrico. En consecuencia, esta batería ayuda a la pila de combustible cuando el motor eléctrico necesita un extra de potencia en la aceleración del coche y se recarga a través de la frenada regenerativa, que ya conocemos de otros híbridos de Toyota.
En el Toyota Mirai la batería es de ión litio de alto voltaje, colocada detrás de los asientos traseros, sin perjudicar el espacio del baúl.
Todo sistema necesita una unidad de control, un sistema central, una inteligencia que se encargue de que cada elemento funcione correctamente y tome las mejores decisiones. En el caso del TFCS (Toyota Fuel Cell System), este cerebro es la unidad de control denominada Power Control Unit o PCU.
La PCU tiene una doble función; por un lado, controlar de manera optimizada la entrega de potencia de la pila de combustible al motor eléctrico, según las circunstancias; por el otro, controlar la carga y descarga de la batería eléctrica. En definitiva, es la que decide si circulamos solo con la energía generada por la pila de combustible o si recurrimos a la almacenada en la batería.
Toyota Mirai
Como vemos, un sistema de propulsión de pila de combustible es relativamente sencillo, más allá de la cada vez más eficiente tecnología y del maravilloso proceso electroquímico que se produce en su interior.
fuente: motorpasion.com/, you tube
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