retroalimentación científica y cultural

Hidrógeno, el cambio que no llega

In número 2 on 03/03/2011 at 11:30 pm

El rendimiento de las membranas de las pilas de combustible de hidrógeno se puede testar en el laboratorio

Durante las últimas semanas diversas noticias alertan acerca de lo insostenible del sistema energético actual, especialmente en lo referente al uso de combustibles fósiles. La alarma con la que se percibe la actual crisis política en Libia y la nube tóxica sobre las grandes ciudades españolas que han favorecido las condiciones climáticas indican que las cosas no van bien. La cuestión es: ¿no existen tecnologías alternativas ante tales despropósitos? La respuesta: sí.

La tecnología de las pilas de hidrógeno, en concreto las de tipo PEM (del inglés Proton Exchange Membrane) consiste en la síntesis de energía eléctrica a demanda basada en la existencia de un reservorio de hidrógeno que se debe generar previamente, preferentemente mediante electrólisis del agua. Para ello se requiere de energía que sea capaz de romper los enlaces que unen las moléculas de oxígeno e hidrógeno, es decir, aplicar el potencial de ruptura que en este caso es de 1.25V. La energía para este proceso se puede obtener de cualquiera de las energías renovables disponibles para el hombre: solar, fotovoltaica, maremotriz, microalgas, y biomasa. Estas energías no se obtienen a demanda, pero permiten el almacenamiento de hidrógeno mientras están activas. Si se cambiase la tecnología se podrían acoplar dispositivos capaces de aprovechar esta energía a los motores de combustible de hidrógeno. Una posible solución práctica podría ser, por ejemplo, la instalación de una placa solar en el techo del coche. De este modo, mientras está parado se podría crear el hidrógeno necesario para llenar el depósito y ser utilizado al arrancar.

Según el profesor de Materiales de la Universidad Miguel Hernández (UMH), Pablo Velásquez, la clave de esta tecnología está en la membrana que tiene cada unidad funcional de la pila de combustible de hidrógeno, denominada en inglés, stack.

En su laboratorio desarrollan una membrana cuatro veces más eficiente que la de  Nafer® (basada en teflón sulfonado) comercializada por DuPont y líder en el mercado, pero que tiene una vida útil diez veces menor. La función de esta fina película es permitir el paso de los protones mientras que es impermeable a los electrones. La membrana, a su vez, está recubierta de un catalizador compuesto por carbón con platino, que confiere color negro a la membrana transparente y se encarga de que los electrones puedan viajar a través de un circuito externo, generando energía eléctrica.

Distintas empresas como la española AJUSA y empresas extranjeras como Fuel Cell e Hydrogenics tienen esta tecnología al alcance de cualquier cliente mediante compra por Internet, según indica Velásquez. Mercedes, Nissan, Ford, Chevrolet, Mazda y Renault tienen tecnología de pilas de combustible de hidrógeno, pero recargables, no con un sistema interno de hidrólisis del agua para generar el hidrógeno. El modelo mejor valorado por los expertos es el Hy-Wire, de General Motors que se presentó en 2002 pero que no se ha comercializado en Europa porque no se le ha otorgado la certificación de la Comunidad Europea. La causa: es una tecnología demasiado moderna y hay que observar su desarrollo.

Las petroleras están preparadas para perpetuar el sistema energético actual

En opinión de Velásquez, esta razón es una mera excusa para evitar su entrada en el mercado y que pueda competir con los coches actuales. Este hecho no significa que el statu quo esté en peligro, de hecho, no lo está. Los combustibles fósiles se acabarán, pero las compañías petrolíferas tienen la red ya preparada. “La baza de las petroleras no es tener petróleo, ellas sólo la venden. Puesto que estas empresas poseen patentes de paneles solares y pilas de combustible, cuando se acaben los combustibles fósiles seguirán vendiendo la energía, porque habrá que pagarles las patentes”, afirma Velásquez. De este modo, las petroleras venderían el hidrógeno que producirían ellas mismas en “hidrogeneras” y perpetuarían el sistema: los gobiernos cobrarían impuestos sobre el hidrógeno y las empresas se beneficiarían de la comercialización de un producto que cada ciudadano podría producir en su hogar.

Mediante la utilización de energías renovables se puede almacenar hidrógeno para ser utilizado posteriormente a demanda

El sistema energético actual se caracteriza por ser tener una estructura centralizada: hay unos pocos productores de energía que la suministran a los ciudadanos a alto precio. Esto permite el enriquecimiento de las compañías que se dedican a este sector y la captación de impuestos por parte de los gobiernos sobre ese producto centralizado. Según la denominada “utopía del hidrógeno” que describe Jeremy Rifkin en su libro “La economía del hidrógeno” (2002), cada usuario podría producir su propia energía e incluso poder suministrar los excedentes a la industria, según las predicciones de Rifkin este sistema debería haberse implantado de forma masiva en 2010. Este fenómeno supondría un cambio total del concepto energético actual que las grandes compañías no están dispuestas a asumir. La crisis económica es el gran obstáculo del disfrute de energía limpia y barata, nadie está dispuesto a asumir el gran coste inicial, la pérdida de una ingente cantidad de puestos de trabajo y por supuesto la descentralización de la energía.

Sin embargo, otros expertos cuyo ámbito no es el desarrollo de pilas de combustible de hidrógeno no tienen tanta confianza en su inminente aplicabilidad. “Los grupos dedicados a esta área que conozco recalcan que son dispositivos muy delicados, no son tan robustos como un motor de explosión”, afirma Miguel Ángel Oliva, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Energía de la Universidad Miguel Hernández. “Además, hasta el momento la autonomía de los mejores coches de estas características es de unos 150 kilómetros, los derivados del petróleo suponen una fuente de energía muy concentrada y fácil de transportar cuyo rendimiento es muy difícil de sustituir”.

Las medidas de ahorro energético no solucionan el problema de raíz

Mientras que la tecnología y su implantación avanza con más o menos zancadillas, las medidas que está tomando el gobierno frente a la eventual carestía y/o encarecimiento del petróleo como por ejemplo la reducción de los límites de velocidad de las carreteras y el incremento de la vida útil de las centrales nucleares constituyen parches que no solucionan de raíz el problema energético actual. En los primeros años del milenio la Comunidad Europea invirtió unos 275 millones de euros dentro del VI Programa Marco (2003-2006) y se creó un Grupo de Alto Nivel sobre Hidrógeno y Pilas de Combustible  cuyo objetivo principal era alcanzar una cuota del cinco por ciento en combustibles de hidrógeno en el transporte para el año 2020. A pesar de tamaña inversión, este tema no está actualmente en la agenda de los gobiernos.

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  1. Se plantean muchos interrogantes sobre la generación de electricidad con la pila de hidrógeno. El primero es el platino, ¿Hay suficiente platino en la corteza terrestre como para crear un parque automovilístico con esta tecnología? ¿se pueden reciclar las membranas recuperando el 100% de los materiales usados, entre ellos el escaso platino?. El segundo es el almacenamiento del hidrógeno ya que es un gas altamente reactivo ¿qué sucedería en un accidente con el depósito?.
    Hace tiempo oí que Honda investigaba utilizar el hidrógeno para hacer funcionar un motor de combustión interna. El principal problema de los ingenieros nipones era crear un depósito que permitiese acumular el hidrógeno de forma estable sin ser un peligro para sus ocupantes.
    Apasionante tema el de la energía del futuro. Un saludo y enhorabuena por el post.

    • Interesante lo que comentas acerca del platino, no había pensado en él como factor limitante. Tendré que recabar más información al respecto. Por otro lado, el tema de que un motor basado en pilas de hidrógeno sería un peligro para sus ocupantes sí que lo había oído, pero según los fabricantes (eso sí) la llama saldría dirigida hacia arriba y se consumiría enseguida. Si tienes información interesante al respecto te agradecería que me la hicieses llegar. La energía del futuro y del presente creo que es el tema más importante que hay que resolver a nivel mundial, no hay más que ver lo que está pasando últimamente. Un saludo y muchas gracias por los ánimos.

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