Implicaciones de los Gases de Efecto Invernadero de la Extensión de la Vida Útil de las Celdas de Combustible PEM para Aplicaciones Automotrices: Una Evaluación del Ciclo de Vida
Autores: Arrigoni, Alessandro; Arosio, Valeria; Basso Peressut, Andrea; Latorrata, Saverio; Dotelli, Giovanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Implicaciones de los Gases de Efecto Invernadero de la Extensión de la Vida Útil de las Celdas de Combustible PEM para Aplicaciones Automotrices: Una Evaluación del Ciclo de Vida
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Desarrollo sostenible
Palabras clave
Hidrógeno
Pila de combustible
Emisiones de GHG
Durabilidad
Pérdidas de rendimiento
Evaluaciones del ciclo de vida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Una mayor adopción de vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEVs) se incluye típicamente en las estrategias para descarbonizar el sector del transporte. Esta inclusión está respaldada por evaluaciones del ciclo de vida (LCA), que muestran el potencial beneficio en emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de reemplazar los vehículos de motor de combustión interna por sus contrapartes de pila de combustible. Sin embargo, la revisión de la literatura realizada en este estudio muestra que los efectos de la durabilidad y las pérdidas de rendimiento de las pilas de combustible sobre el impacto ambiental del ciclo de vida del vehículo rara vez han sido evaluados. La mayoría de las LCA asumen un consumo de combustible constante (que varía de 0.58 a 1.15 kgH/100 km) para los vehículos a lo largo de su vida útil, que varía en las evaluaciones de 120,000 a 225,000 km. En este estudio, se evaluó el efecto de las pérdidas de rendimiento en las emisiones de GEI del ciclo de vida de los vehículos basándose en experimentos de laboratorio. Las pérdidas tienen el efecto de aumentar las emisiones de GEI del ciclo de vida del vehículo hasta un 13%. Además, este estudio intentó por primera vez investigar a través de análisis de laboratorio las implicaciones de GEI de reemplazar el polímero hidrofóbico por el medio de difusión de gas (GDM) de las pilas de combustible para aumentar su durabilidad. La LCA mostró que cuando la vida útil del vehículo se fijó en 150,000 km, los ahorros en emisiones de GEI de usar una FC con menores pérdidas de rendimiento (es decir, FC recubierta con polipropileno de etileno fluorinado (FEP) en lugar de politetrafluoroetileno (PTFE)) son insignificantes en comparación con el impacto general del ciclo de vida del vehículo. Tanto el recubrimiento del GDM como la cantidad de hidrógeno ahorrado representan menos del 2% de las emisiones de GEI que surgen durante la operación del vehículo. Por otro lado, cuando la vida útil del vehículo depende de la operatividad de la pila de combustible, el potencial de calentamiento global por km conducido del FCEV basado en FEP se reduce entre un 7 y un 32%. El rango de resultados depende de varias variables, como las emisiones de GEI de la producción de hidrógeno y el consumo inicial de combustible del vehículo. Se esperan mayores ahorros de GEI de un vehículo FC con alto consumo de hidrógeno producido con combustibles fósiles. Basado en los resultados, recomendamos la inclusión de la durabilidad de la pila de combustible en futuras LCA de FCEVs. También abogamos por más investigación sobre el rendimiento en la vida real de las pilas de combustible que emplean materiales alternativos.
Descripción
Una mayor adopción de vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno (FCEVs) se incluye típicamente en las estrategias para descarbonizar el sector del transporte. Esta inclusión está respaldada por evaluaciones del ciclo de vida (LCA), que muestran el potencial beneficio en emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de reemplazar los vehículos de motor de combustión interna por sus contrapartes de pila de combustible. Sin embargo, la revisión de la literatura realizada en este estudio muestra que los efectos de la durabilidad y las pérdidas de rendimiento de las pilas de combustible sobre el impacto ambiental del ciclo de vida del vehículo rara vez han sido evaluados. La mayoría de las LCA asumen un consumo de combustible constante (que varía de 0.58 a 1.15 kgH/100 km) para los vehículos a lo largo de su vida útil, que varía en las evaluaciones de 120,000 a 225,000 km. En este estudio, se evaluó el efecto de las pérdidas de rendimiento en las emisiones de GEI del ciclo de vida de los vehículos basándose en experimentos de laboratorio. Las pérdidas tienen el efecto de aumentar las emisiones de GEI del ciclo de vida del vehículo hasta un 13%. Además, este estudio intentó por primera vez investigar a través de análisis de laboratorio las implicaciones de GEI de reemplazar el polímero hidrofóbico por el medio de difusión de gas (GDM) de las pilas de combustible para aumentar su durabilidad. La LCA mostró que cuando la vida útil del vehículo se fijó en 150,000 km, los ahorros en emisiones de GEI de usar una FC con menores pérdidas de rendimiento (es decir, FC recubierta con polipropileno de etileno fluorinado (FEP) en lugar de politetrafluoroetileno (PTFE)) son insignificantes en comparación con el impacto general del ciclo de vida del vehículo. Tanto el recubrimiento del GDM como la cantidad de hidrógeno ahorrado representan menos del 2% de las emisiones de GEI que surgen durante la operación del vehículo. Por otro lado, cuando la vida útil del vehículo depende de la operatividad de la pila de combustible, el potencial de calentamiento global por km conducido del FCEV basado en FEP se reduce entre un 7 y un 32%. El rango de resultados depende de varias variables, como las emisiones de GEI de la producción de hidrógeno y el consumo inicial de combustible del vehículo. Se esperan mayores ahorros de GEI de un vehículo FC con alto consumo de hidrógeno producido con combustibles fósiles. Basado en los resultados, recomendamos la inclusión de la durabilidad de la pila de combustible en futuras LCA de FCEVs. También abogamos por más investigación sobre el rendimiento en la vida real de las pilas de combustible que emplean materiales alternativos.