El almacenamiento de hidrógeno en un tanque a presión para alimentar una celda de combustible de un vehículo eléctrico es una de las soluciones que la industria considera en su transición hacia las cero emisiones. Sin embargo, el hidrógeno también puede utilizarse como combustible en un motor de combustión en lugar de gasolina o diésel.
En los motores de combustión interna de hidrógeno se quema en una cámara del motor. A pesar de ser una tecnología prometedora, la adopción generalizada de estos motores enfrenta desafíos técnicos y económicos significativos que deben superarse para garantizar su viabilidad a gran escala. El motor que se ha presentado en Corea resuelve todos estos inconvenientes.
Sin emisiones de CO2 ni partículas NOx
Ha sido desarrollado de la mano de Young Choi, investigador del Instituto Coreano de Maquinaria y Materiales (KIMM), perteneciente al Ministerio de Ciencia y TIC coreano, y de Hong-gil Bae del laboratorio de investigación de motores sin carbono de Hyundai-Kia (HMC). El resultado es un motor de 2 litros con inyección directa de hidrógeno.
El equipo de investigación conjunto inyectó hidrógeno a 30 bares directamente en la cámara de combustión del motor de un modelo de serie de Hyundai-Kia modificado para quemar hidrógeno. Al utilizar un turbocompresor, que mejora el rendimiento del motor, consiguieron mantener una alta eficiencia térmica durante todas las etapas de funcionamiento, desde el encendido del motor hasta el límite superior de carga, lo que permitió que el motor funcionara de manera estable durante todo el proceso.
En los motores de hidrógeno que se han desarrollado hasta ahora, el hidrógeno se quema después de mezclarlo con aire mediante su inyección a través de un puerto de admisión superior, en lugar de inyectarlo directamente en el cilindro. Con esta arquitectura, la cantidad de aire que fluye hacia la cámara de combustión disminuye debido al espacio que ocupa el combustible gaseoso. El resultado es un mayor consumo de combustible y un bajo rendimiento del motor debido al efecto contraproducente del hidrógeno y el aire.
El motor de hidrógeno de inyección directa resuelve este problema al inyectar el combustible a alta presión directamente en la cámara de combustión. Simultáneamente, la implementación de una alta relación de compresión, la estratificación del combustible y la combustión ultra pobre contribuyen a maximizar la eficiencia térmica y mejorar el rendimiento energético a la vez que se reducen las emisiones nocivas.
En comparación con los motores de gasolina, las emisiones de dióxido de carbono y las de partículas finas se reducen en un 99% y un 90%, respectivamente. Estos resultados cumplen con los requisitos establecidos por la Unión Europea para que un vehículo sea considerado cero emisiones. Además, la emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) está por debajo de 15 ppm, incluso sin un sistema de postratamiento que purifique los gases de escape. Este logro se traduce en una alta eficiencia térmica que alcanza hasta el 40%.
Según Young Choi, “esta tecnología representa una solución instantánea y económica que puede contribuir a reemplazar los combustibles fósiles. Con la colaboración con HMC, se llevarán a cabo pruebas para verificar la durabilidad del motor y se explorará la aplicación de esta tecnología no sólo en vehículos de pasajeros, sino también en vehículos comerciales y unidades de generación de electricidad”.
