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Mejoran celdas de hidrógeno para desarrollar autos con más capacidad

Nuestros Científicos. El grupo de investigación de Omar Solorza, integrante del Departamento de Química del Cinvestav, ha mejorado el diseño de las celdas que transforman la energía química en eléctrica, las cuales son el corazón de los prototipos de autos que han diseñado a lo largo de la última década

El nuevo prototipo de Nayá, de Omar Solorza, se exhibe actualmente en la Línea 5 del Metro.

Desde hace más de una década, Omar Solorza Feria perfecciona la instrumentación para obtener baterías de hidrógeno eficientes, que transforman la energía química en eléctrica mediante un proceso de electrocatálisis. La tecnología de hidrógeno sería la opción energética más limpia que existiría, puesto que el resultado de la reacción química es vapor de agua.

Solorza y su equipo de investigación han desarrollado pilas –mejor llamadas celdas— de hidrógeno para alimentar con energía desde pequeños dispositivos electrónicos, hasta una serie de prototipos de vehículos rodantes. Son estos pequeños autos el emblema de su investigación, que además del conocimiento y recursos relacionados con la química, ha necesitado de mucha ingeniería.

El nombre de estos prototipos es Nayá, que en zapoteco significa “limpio”, y hasta ahora han desarrollado cuatro versiones, aunque ya preparan una nueva. Al principio fueron vehículos similares a un go kart, pero en su tercera versión se configuró como un triciclo con cadena similar a la de una bicicleta. Este modelo lo probó el mismo Nobel Mario Molina en una de sus visitas al Centro de Investigación y de Estudios Superiores (Cinvestav), institución a la que está adscrito Solorza.

Ahora, Nayá luce más como un vehículo que podría recorrer distancias cortas en la Ciudad de México u otro entorno urbano. Su evolución es equiparable al desarrollo de las mismas celdas, la base de toda la investigación. “A lo largo de los años hemos buscado desarrollar un vehículo con mayor capacidad. El principio es el mismo, una electrónica que distribuya las cargas hacia los motores eléctricos, cuya energía proviene del hidrógeno y oxígeno del aire”, señala en entrevista.

La carrocería, chasis e infraestructura del vehículo son la parte más visible del desarrollo de la tecnología, más que la parte microscópica de las celdas y cuyos procesos ocurren de manera casi invisible. Al final todo es resultado del desenvolvimiento de la investigación científica.

“No es algo que se pueda construir inmediatamente de la nada, sino que requiere del estudio de materiales y conocer la tecnología, la mejor que permita tomar el oxígeno e hidrógeno del aire para transformarla en energía eléctrica. Una vez identificados, comenzamos a realizar pequeños prototipos y alimentar dispositivos y otras aplicaciones hasta elaborar la necesaria para un pequeño motor de carro eléctrico. Conforme crece el conocimiento, los prototipos han aumentado de tamaño”.

A lo largo del desarrollo de la investigación, relata, los requerimientos son cada vez mayores e incluso en exhibiciones de prototipos anteriores, Solorza ha escuchado sugerencias de las personas de aumentar el volumen de sus prototipos para hacer más palpable la tecnología.

“Después del prototipo de la bicicleta, tuvimos que cambiar debido a que encontramos diversos problemas. Además, buscamos un nuevo diseño en el que la distribución de la carga fuera a través de los motores, de la batería hacia el motor eléctrico. Eso requería mejorar también las celdas de energía, así como un prototipo mayor, que transportara a dos personas. Así, este nuevo prototipo tiene una autonomía de 40 kilómetros por hora”.

Este prototipo se exhibe en la Línea 5 del Metro, como parte de una exposición sobre energías renovables ubicada en al inicio del Túnel de la Ciencia. Pero esta versión de Nayá ahora escalará a otro tamaño y capacidad, señala Omar Solorza. Será un vehículo para cuatro personas, conductor, copiloto y dos más en la parte trasera, una de las cuales podría ser alguien discapacitado con su silla de ruedas.

AUTOS DEL FUTURO. El corazón de toda esta tecnología son las celdas y, a su vez, sus entrañas son membranas y catalizadores que permiten llevar a cabo la reacción química. Uno de los costos más elevados del procedimiento de desarrollo de la celda, añade, es la obtención del platino, utilizado como catalizador, cuya cantidad también buscan reducir. Por lo anterior, el desarrollo de estas celdas ha representado el reto mayor para hacer más eficiente el desempeño de los vehículos.

“Inicialmente utilizábamos 1 gramo de catalizador por centímetro cuadrado de superficie, cantidad que hemos bajado a 0.4 gramos, pero trabajamos para bajar la cantidad aún más. Esto es con el objetivo de que el proceso sea más económico, pero mantenga la misma eficiencia. También estamos reduciendo el tamaño de las placas de grafito que integran la celda, entre otros procesos”.

En el mercado de países desarrollados ya existen autos impulsados por hidrógeno, aunque de forma incipiente. Para que la tecnología se incorpore gradualmente a las sociedades, refiere Solorza, se requerirán de autos híbridos, que utilicen las baterías de litio que emplean hoy en día los vehículos eléctricos, combinadas con celdas de hidrógeno.

Comercialmente los modelos podrían estar disponibles, agrega, pero las celdas sólo son una parte de los retos que se deben resolver. “También se requiere del suministro de hidrógeno, por lo que se necesita de una tecnología para su almacenamiento”.

En el mundo, hay varios grupos de investigación que hacen su parte: celdas de combustible y almacenamiento de hidrógeno. Si se desarrollan lo suficiente, en el futuro permitirán generar vehículos con mayor autonomía, dice. “Todavía no podemos pensar que es una tecnología madura, se avanza gradualmente y aunque no podemos desarrollar diseños finales, es importante dar a conocer a la sociedad el resultado de nuestras investigaciones”, como es el caso de Nayá.

Para ello se seguirán requiriendo estudiantes de posgrado que ayuden al avance del conocimiento, así como recursos económicos, como los obtenidos por las convocatorias de Conacyt. “De lo contrario, no podríamos desarrollar vehículo alguno”.

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