BROWNSTOWN, Michigan—Hoy, una empresa conjunta entre General Motors y Honda Motor Company, llamada Fuel Cell System Manufacturing LLC (FCSM LLC), comenzó oficialmente a producir su único producto, un sistema de celda de combustible, a escala comercial. FCSM comenzó oficialmente en enero de 2017 con una inversión inicial entre GM y Honda de $85,000,000. Ahora, las instalaciones de 6.500 m2 (70.000 pies cuadrados) en Brownstown, Michigan, albergan a 80 empleados y suficientes robots, salas limpias y todo tipo de equipos de alta tecnología para hacer sonrojar a Ironman.
Lo nuevo aquí es que FCSM consiga construir pilas de combustible de forma rápida, fiable y rentable, no las pilas de combustible en sí. Y, según Tetsuo Suzuki, vicepresidente de FCSM LLC, ese resultó ser el mayor desafío. «Nuestro sistema de pilas de combustible consta de más de 300 pilas individuales. [307 in total], cada celda está compuesta de materiales muy caros. Si hay un defecto incluso en una celda, toda la pila quedaría inutilizable», dijo Suzuki. «Por lo tanto, diseñamos todos nuestros procesos de producción en masa con una mentalidad de cero defectos». Y agregó: «Introdujimos control de calidad en cada proceso. «.
Cómo construir una pila de combustible
Más concretamente, cada celda consta de varias partes, empezando por dos líquidos diferentes que FCSM llama «tintas». Una tinta forma un ánodo y la otra un cátodo. Luego, FCSM vierte cada líquido sobre un papel de fibra de carbono, que luego calienta para secar. Luego corta con precisión estos dos papeles diferentes para darles forma y los une para formar lo que llama un conjunto de electrodos unificados, o UEA; el cátodo por un lado y el ánodo por el otro. Tanto la lámina del ánodo como la del cátodo son negras, pero la lámina del cátodo es brillante y la lámina del ánodo es mate.
Por separado, FCSM forma con precisión una lámina delgada con canales específicos para el paso del hidrógeno y el oxígeno. A esta lámina la llama placa bipolar o BPP. FCSM considera cualquier detalle adicional de la propiedad BPP y no dice nada cuando se le pregunta sobre el grosor, los materiales, etc. Luego, el BPP y la UEA se encuentran y se unen, formando una célula. FCSM hace eso 306 veces más, los apila todos juntos en una caja, usa más de una milla de sellador para evitar fugas y listo, una celda de combustible completa sale de la línea.
A medida que se lleva a cabo todo ese ensamblaje, 50 cámaras monitorean el progreso, vigilando constantemente cada paso del proceso para garantizar que nada se contamine. Para ello, los pocos humanos que desempeñan un papel aquí primero deben ponerse botines de plástico sobre sus zapatos y darse una ducha de aire, ya que esta parte del montaje es una sala limpia. Antes de considerarla terminada, cada pila de combustible pasa por una prueba de estanqueidad, pero utilizando helio, no hidrógeno. FCSM afirma que el helio bombeado a través de la chimenea «a una determinada velocidad» se correlaciona con el hidrógeno, todo ello sin el riesgo de que se produzca una fuga de un gas altamente inflamable en una planta de fabricación.
Suponiendo que pase la prueba de fugas, FCSM finalmente somete la celda de combustible a un procedimiento de rodaje de aproximadamente una hora de duración, que la prepara para comenzar a generar energía. Una vez terminada, la celda de combustible pasa al lado para comenzar su vida como un GM HydroTec Power Cube, o se dirige al Performance Manufacturing Center de Honda en las afueras de Marysville, Ohio, para comenzar su vida como, bueno, un «Módulo de celda de combustible». Honda aún no ha nombrado su versión del producto final de la empresa conjunta.
FCSM no divulgó mucho sobre la potencia de salida u otros detalles. Pero según Jay Joseph, vicepresidente de sostenibilidad y desarrollo empresarial de Honda, «Estos sistemas son modulares. Podemos añadir 250 kW con cada módulo adicional». Eso nos da una buena base para trabajar.
Una vez que cada módulo o Power Cube sale de las instalaciones de FCSM, este producto desarrollado conjuntamente y de propiedad conjunta de GM y Honda comienza a competir consigo mismo. A pesar de que ambas marcas se hablan muy bien entre sí y de esta asociación técnica que comenzó en 2013, ambas marcas buscan perseguir líneas de negocio similares.
Pero, al menos para empezar, no debemos preocuparnos por demasiada fricción entre estos socios que buscan energías alternativas.
Desde camiones mineros hasta grandes plataformas y generadores
Las pilas de combustible de hidrógeno funcionan bien para vehículos grandes. Según Charlie Freese, director ejecutivo de Global HydroTec GM, «las pilas de combustible satisfacen de manera única la necesidad de los vehículos más pesados y capaces, que transportan las mayores cargas útiles en distancias más largas y también requieren un repostaje rápido». Freese añadió: «Estos sistemas se pueden aplicar a todo, desde equipos de minería hasta camiones Clase 8 [semi-trucks or tractor trailers] a los generadores de energía.»
Freese procedió a discutir una colaboración con Autocar, un fabricante de camiones, para utilizar la pila de combustible para impulsar camiones de cemento, camiones de basura, tractores de terminales y semirremolques de clase ocho. Y, cuando se les preguntó más tarde, la gente de GM dijo que se necesitarían «tal vez dos» Power Cubes para propulsar un solo camión de este tamaño. Llevando esa línea de pensamiento más allá, Freese también mencionó una colaboración con Komatsu: «El camión de transporte minero Komatsu tendrá dos megavatios de energía de pila de combustible de hidrógeno a bordo para electrificar el camión volquete 930E de 320 toneladas». GM dijo que se necesitarían «más de 20» Power Cubes para cada camión minero.
Eso no quiere decir que GM no planee incorporar la tecnología de celdas de combustible en los automóviles de pasajeros, pero Freese presentó la idea de esta manera:
«GM considera las pilas de combustible como un complemento a la tecnología de baterías de iones de litio», dijo Freese. «Cada uno tiene un papel que desempeñar. De hecho, casi todas las aplicaciones de celdas de combustible que se puedan señalar tienen una batería involucrada para ayudar a que el sistema de propulsión funcione como un híbrido». En el pasado, Freese le dijo a Ars que aplicaciones como transporte de camiones pesados a lo largo de rutas predecibles tendría más sentido para el hidrógeno en el corto plazo en lugar de intentar construir infraestructura para los vehículos de pasajeros de toda una nación.
Honda está construyendo un vehículo eléctrico de pila de combustible para pasajeros
Por el contrario, Joseph nos recordó que el próximo vehículo eléctrico de pila de combustible Honda CR-V, o FCEV, está a solo un par de meses de distancia. Honda construirá esa versión del CR-V en el Performance Manufacturing Center de Ohio y utilizará la nueva pila de combustible que saldrá de la planta FCSM. En comparación con el último vehículo de pila de combustible de Honda, el Clarity, Joseph dijo que «esta es una nueva generación de pila de combustible, una generación avanzada. Es más ligera, más pequeña, tiene más potencia y es significativamente más fiable que la generación anterior».
Además de eso, Joseph también afirma que esta pila de combustible colaborativa cuesta un tercio menos que la unidad del Clarity.
Los vehículos de pasajeros constituyen uno de los cuatro pilares que Honda ve en su futuro con pilas de combustible, mientras que los camiones comerciales, las centrales eléctricas estacionarias y la maquinaria de construcción constituyen los otros tres. En definitiva, similar a GM pero invertido.
Viajar en masa en turismos propulsados por pilas de combustible de hidrógeno todavía parece muy lejano. Los vehículos eléctricos de batería han tenido una gran ventaja y siempre serán más eficientes debido a las pérdidas que implica la producción de hidrógeno. Sobre ese tema, en 2023, el Departamento de Energía de Estados Unidos dijo que gastará 7 mil millones de dólares para construir una serie de centros regionales de generación limpia de hidrógeno.
Pero me siento realmente alentado al ver un esfuerzo serio para aumentar la producción de una tecnología que utiliza, en última instancia, una fuente de energía abundante sin nada más que agua como escape.