Energía basada en el hidrógeno

El desarrollo de la sociedad ha provocado desde siempre que el ser humano busque formas de producir y controlar energía, sin embargo, los problemas ocasionados por hacerlo con recursos que dañan al planeta han llevado a buscar formas sustentables y limpias, utilizando recursos que no se agoten y reduzcan de manera considerable su impacto al medio ambiente; es así como surgen las energías renovables.

Las energías renovables más comunes son: la energía hidráulica, que aprovecha los afluentes de los ríos; la geotérmica, que aprovecha el calor de la Tierra; la eólica, que se beneficia de los vientos; la maremotriz, que utiliza la fuerza de las marea; la biomasa, que genera energía a partir de desechos orgánicos; y la termosolar, que utiliza el calor del sol. Sin embargo, existen otras que empiezan a destacarse y una de ellas es la que se obtiene a través de una reacción química del hidrógeno.

El hidrógeno fue descubierto en 1776 por el científico británico Henry Cavendish, quien informó de un experimento en el que había obtenido agua a partir de la combinación de oxígeno e hidrógeno con la ayuda de una chispa eléctrica. Como estos elementos no eran conocidos los denominó aire sustentador de la vida y aire inflamable, respectivamente. El químico francés Antoine Laurent Lavoisier consiguió repetir con éxito el experimento en 1785 y dio el nombre de oxígeno al aire sustentador de la vida y el de hidrógeno al aire inflamable.

Buscando en la historia encontramos que el “Padre de la pila de combustible”, sir William Robert Grove, nació en Swansea, País de Gales, el 11 de julio de 1811 y murió en Londres el 1 de agosto de 1896, fue abogado, juez y científico; en 1839 demostró que se podía generar corriente eléctrica a partir de una reacción electroquímica entre el hidrógeno y el oxígeno.

A 170 años de distancia, científicos e investigadores en la materia siguen utilizando sus principios para convertir el hidrógeno en una fuente de energía masiva que neutralice los efectos del uso de recursos energéticos tradicionales, como el petróleo o el carbón, que actualmente mantienen las exigencias de la sociedad en cuanto a energía se refiere.

El hidrógeno es el elemento más ligero y abundante del universo, cuando se utiliza como fuente de energía, se convierte en el combustible eterno. Nunca se termina y no emite dióxido de carbono. El hidrógeno se encuentra repartido por todo el planeta: en el agua, en los combustibles fósiles y en los seres vivos. Sin embargo, raramente aparece en estado libre en la naturaleza, tiene que ser extraído de fuentes naturales.

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En sí mismo no es una fuente primaria de energía, no es un combustible que podamos extraer directamente de la Tierra como el gas natural. La fuente más común es el agua y se obtiene por la descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno puros a partir de la acción de una corriente eléctrica (electrólisis); esta corriente debe ser generada por fuentes de energía renovable (solar, fotovoltaica, eólica, etc.), de lo contrario, la producción del mismo hidrógeno sería un motivante de más contaminación.

El dispositivo empleado para combinar el hidrógeno con el oxígeno y generar electricidad, calor y agua, es conocido como pila o celda de combustible; ésta produce corriente directa como una batería común, pero con la diferencia de que nunca se descarga. La pila sigue produciendo energía siempre que se disponga de hidrógeno. Existen varias clases de pilas de combustible, generalmente clasificadas según el tipo de electrolito que emplean: de membrana de intercambio protónico (PEM, por sus siglas en inglés), de carbonato derretido, de ácido fosfórico y de electrolito alcalino (empleadas por la NASA).

Las celdas de combustible de carbonato derretido funcionan a temperaturas muy elevadas, por ello son más aptas para aplicaciones a mayor escala, como en plantas eléctricas. Las de combustible PEM son más apropiadas para la generación de energía a pequeña escala, como en vehículos, debido a que son compactas y livianas, además tienen una eficiencia tres veces mayor a la que presentan los motores de combustión interna, en los cuales la mayor parte de la energía se pierde en forma de calor y fricción.

Estudios e investigaciones han conseguido comprimir y almacenar hidrógeno en una celda o pila de combustible que genere la energía necesaria para hacer funcionar prototipos de vehículos, autobuses de transporte urbano, incluso plantas industriales o baterías de teléfonos móviles con el único desecho de agua y calor. No obstante, la clave aún sin descifrar se halla en conseguir el hidrógeno de una manera limpia, sin que produzca una contaminación dañina para nuestro hábitat.

La ciencia busca que los vehículos del futuro se muevan usando estos dispositivos, de hecho, ya existen prototipos de diferentes vehículos, en la actualidad son unos 500 los de coches de hidrógeno que circulan por el planeta, se trata de una apuesta cada vez más firme de los principales fabricantes: BMW con su Hydrogen 7, Honda y su FCX Clarity, Mazda con su RX-8 Hydrogen RE, Mercedes y su F600 Hygenius, Opel y su Hydrogen3, etcétera.

La tecnología, la ciencia y las políticas energéticas de los países más desarrollados están cada vez más inclinadas hacia el uso de las celdas de combustible como medios de producción de energía; es así como Alemania, Islandia, Australia, España, Inglaterra y, por supuesto, los Estados Unidos, ya cuentan con inversiones fuertes para su investigación y desarrollo.

Diagrama representa el funcionamiento de las celdas que generan energía eléctrica a partir del hidrógeno