La inyección de combustible debe seguir al hidrógeno.

Robert Bosch ha presentado nuevos inyectores para motores de combustión interna de hidrógeno, al tiempo que planea apoyar la economía del H2 en general. (Foto: Bosch)

Si bien las celdas de combustible de hidrógeno requieren combustible y aire purificados, filtración de alta tecnología y (preferiblemente) un ambiente de trabajo con baja contaminación, los motores de combustión interna (CI) de hidrógeno son tan robustos como sus contrapartes diésel o de gas natural (GNL/GNC).

Al utilizar una serie de componentes comunes a un motor de combustión interna estándar, los modelos que utilizan combustible H₂ pueden ofrecer sinergias beneficiosas tanto en el desarrollo como en la fabricación. Por ejemplo, todos los componentes debajo del sello de la cabeza de la válvula pueden transferirse para su uso con combustible de hidrógeno con mínimas modificaciones.

Además, los operadores de flotas de vehículos y máquinas pueden lograr la neutralidad de CO2 al utilizar combustible de hidrógeno verde.

La Dra. Tanja Rückert habla en CES 2024. (Foto: Bosch)

En su intervención en el CES 2024 de Las Vegas, la Dra. Tanja Rückert, miembro del consejo de administración de Robert Bosch y responsable de negocios y servicios digitales, comentó: «Para ayudarnos a satisfacer nuestras necesidades energéticas globales de forma eficiente en el uso de los recursos, Bosch se centra en la digitalización, la electrificación y el hidrógeno».

DI y PFI

Las complicaciones del uso de hidrógeno como combustible se relacionan principalmente con la inyección del gas en la cámara de combustión. Al ser el elemento más ligero del universo, el hidrógeno tiende a acumularse en la parte superior de la cámara de combustión. Esto dificulta lograr una mezcla equilibrada de aire y combustible, lo que puede resultar en una combustión irregular, un suministro de potencia desequilibrado y un desperdicio de combustible.

Para evitar estos problemas, algunos fabricantes de equipos originales han optado por utilizar inyección indirecta, donde se agrega combustible H2 a una cámara de precombustión para ayudar a lograr una combustión más completa del combustible en la cámara de combustión.

Pero se ha presentado un nuevo inyector de combustible H2 con inyección directa (DI) de Robert Bosch que puede crear la mezcla de aire y combustible necesaria sin la complicación adicional de una cámara de precombustión.

Inyector directo de hidrógeno. (Foto: Bosch)

Con un caudal estático de 17 gramos de H₂/s a 40 bar (aprox. 580 psi), el nuevo inyector ofrece un suministro de combustible estable y tiempos de inyección fiables. Su diseño también minimiza el desgaste: a lo largo de su vida útil, la unidad puede abrirse y cerrarse aproximadamente mil millones de veces. Además, su diseño ofrece la misma funcionalidad en un amplio rango de presiones.

Además de los inyectores directos, Bosch también ha desarrollado inyectores de combustible de puerto (PFI). Mientras que los modelos directos añaden combustible a la cámara de combustión, las variantes de puerto pueden suministrar un volumen preciso de gas a cada cilindro.

Trabajando a una presión de entrada de 7 bar (aproximadamente 101 psi), estas unidades pueden proporcionar un caudal estático de hasta 5 g de H2/seg.

Las unidades se describen como un desarrollo evolutivo de la tecnología ya utilizada en motores de gas natural, con modificaciones para adaptarse al combustible y a las aplicaciones del mercado de vehículos comerciales. Por ejemplo, el diseño patentado del asiento del inyector garantiza unas fugas de combustible mínimas durante la vida útil del producto.

Reguladores de presión

Para garantizar presiones de combustible fiables, Bosch ha introducido nuevos reguladores de presión de inyección de hidrógeno. Diseñados para sistemas DI y PFI, estos reguladores combinan una válvula proporcional integrada, una válvula de aislamiento del sistema y un sensor de presión.

Estas características pueden brindar una respuesta rápida y precisa para brindar una presión óptima en el riel de combustible, lo que a su vez favorece un proceso de combustión altamente eficiente.

Con una presión de salida de DI de 40 bar y una presión PFI equivalente de 15 bar, las unidades pueden suministrar hasta 9,4 g de H₂/s. También está disponible un riel de inyección de hidrógeno. La unidad escalable admite presiones equivalentes e incorpora sensores de presión y temperatura integrados. El riel está fabricado con materiales compatibles con H₂, diseñados para resistir cualquier reacción con el gas.

El diseño modular de las unidades, con opciones de una y dos válvulas, permite diversas estrategias de control de combustible según el vehículo y la aplicación. Tanto la entrada como la salida pueden suministrarse con los adaptadores correspondientes.

almacenamiento de hidrógeno

Montaje de pilas de combustible de hidrógeno en Bosch. (Foto: Bosch)

Además de los sistemas de inyección de combustible, Bosch invierte en diversas áreas relacionadas para impulsar la economía del hidrógeno. La compañía ha iniciado recientemente la producción en serie de sus pilas de combustible de H₂ en su planta de Stuttgart (Alemania) y ha recibido pedidos de varios fabricantes de camiones.

También se dice que la compañía está explorando la participación en varios centros de hidrógeno en Estados Unidos. Estos sentarán las bases para el desarrollo de una economía del hidrógeno más amplia.

Al respecto, Mike Mansuetti, presidente de Bosch Norteamérica, afirmó: «Los centros de hidrógeno son un pilar fundamental para establecer una infraestructura de hidrógeno. Nuestro objetivo es impulsar la economía de energía limpia en Norteamérica. En este ámbito, podemos aportar nuestra experiencia en la producción y el suministro de hidrógeno».

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