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Sensor de hidrógeno avanzado y de bajo coste para el futuro coche eléctrico

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Investigadores del Centro de microelectrónica del CSIC han desarrollado, en el marco del proyecto europeo HySYS, ya finalizado, un sensor de hidrógeno de bajo coste y más seguro que los actuales. Se trata de un ejemplo de desarrollo de  componentes innovadores y de bajo coste. Los resultados del proyecto se integraron en dos prototipos de coche eléctrico.

 

 

Uno de los grandes retos en el desarrollo del coche eléctrico de hidrógeno es tener componentes innovadores y de bajo coste: componentes de los sistemas de suministro de aire, suministro de hidrógeno, humidificación,  sensores de hidrógeno o sistemas de batería asequibles, entre otros, que permitan una fabricación en serie.  

Eso es lo que se perseguía en el proyecto HySYS, acrónimo de ‘Fuel Cell Hybrid Vehicle System Component Development’, que contó con la participación de 28 socios, entre grandes fabricantes europeos de coches, empresas de componentes, institutos de investigación y universidades.

Sensor de hidrógeno avanzado

Un grupo de investigadores del CSIC liderado por Joan Bausells, del Centro Nacional de Microelectrónica (CNM), ha participado en el proyecto con el desarrollo de un sensor de hidrógeno, destinado a aplicaciones de seguridad en vehículos de hidrógeno, y tanto para la zona del motor como para el habitáculo. En el proyecto han trabajado junto a la Universidad de Montpellier, la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, la empresa Peugeot-Citroen y la empresa de componentes e2v.

Con el nuevo sensor, los investigadores han buscado soluciones a varios retos. Entre los más importantes: debía ser un sensor que detectara concentraciones de hidrogeno en aire inferiores al límite explosivo (4%); de bajo coste y  bajo consumo, y con salida digital en alguno de los estándares de comunicaciones digitales. Además, el sensor debía funcionar a temperatura ambiente. Y es que los actuales sensores de hidrógeno trabajan a altas temperaturas, lo que supone un riesgo añadido si la concentración de hidrógeno aumenta.

Un diseño ingenioso

Gráfico del funcionamiento del sensor. Las manchas de color oscuro son nanoestructuras de paladio, metal que se infla en contacto con el hidrógeno. En la izquierda están aisladas. Cuando penetra en ellas el hidrógeno (derecha) aumentan de tamaño, se tocan y establecen una corriente eléctrica (línea roja) entre los electrodos superior e inferior (bandas grises). El paso de la corriente da como resultado una señal indicativa de la presencia del hidrógeno. Los investigadores han obtenido un sensor de bajo coste que funciona a temperatura ambiente y que se basa en la detección de hidrógeno gracias al paladio. “Es sabido”, aclara Joan Bausells, “que el paladio se infla en contacto con el hidrógeno”, característica que se ha aprovechado para idear un ingenioso mecanismo basado en este material.

Los investigadores del CNM han participado en el diseño del chip sensor y han realizado la implementación electrónica del sistema sensor, mediante dos módulos miniaturizados que “leen” el chip sensor y envían el resultado al bus digital del vehículo.


Aunque los sensores requieren investigación pre-industrial adicional (se han fabricado prototipos de demostración), los resultados son satisfactorios, ya que se ha conseguido un coste asequible y que funcionen a temperatura ambiente, con una respuesta rápida, un diseño intrínsecamente seguro y de bajo consumo.

El proyecto HySYS contó con un presupuesto de  22,1 millones de euros, de los que la Unión Europea ha aportó 11,2 millones. Se prolongó durante cinco años en el marco del VI Programa Marco. Los resultados se han integrado en dos prototipos de coche (Mercedes Sprinter FCEV y un Fiat Panda FCEV) que acercan un poco más la realidad del coche eléctrico de hidrógeno.

Para saber más:

Centro Nacional de Microelectrónica

Web del proyecto HySYS