2021-05-07El Hidrógeno, la proxima energía renovable puesta a prueba
Revista Virtual Pro |El hidrógeno es el primer elemento de la tabla periódica, el cuerpo humano se compone aproximadamente de un 10% del mismo y en el universo se encuentra de manera abundante. ¿Es posible que sea el combustible energético más utilizado en un futuro próximo?El hidrógeno ha sido investigado desde hace un par de siglos. Henry Cavendish, en 1766, realizando experimentos, puso ácido sobre algunos metales y advirtió que se desprendía un gas altamente inflamable, desconocido para entonces. Un siglo después, Julio Verne en su novela La isla misteriosa (1874) profetizó que el agua sería el carbón del futuro. Desde entonces, científicos de todo el mundo estudian sus utilidades y beneficios.
Para mediados del siglo XX, en plena guerra fría, se buscaba un arma decisiva que produjera contundencia y dejara ver quién tenía la delantera en la carrera armamentista. Entonces fue inventada por las dos potencias la bomba H, también conocida como bomba de hidrógeno, bomba del Zar, bomba de fusión o bomba termonuclear, con mil quinientas veces el poder de las bombas utilizadas en Nagasaki e Hiroshima.
En la actualidad, el hidrógeno es utilizado en una gran variedad de industrias aplicadas a los fertilizantes, hidrocarburos, combustibles especiales, farmacología, además se está realizando la fusión controlada para generar electricidad.
El calentamiento global y la contaminación del planeta hacen urgente sustituir los modelos energéticos que utilizan combustibles fósiles, y es aquí donde el hidrógeno ha tomado fuerza como pieza fundamental para la generación de una energía más amigable con el medio ambiente.
Pese a su abundancia en el universo, en la tierra es difícil encontrar hidrógeno puro, ya que se encuentra combinado con otros elementos como el oxígeno para formar el agua. Debido a esto el hidrógeno como combustible es un vector energético, como la electricidad, y se tiene que hacer un proceso de transformación química para obtenerlo.
En la actualidad, los generadores de hidrógeno requieren de energías alternas para realizar electrólisis, proceso por el cual se obtiene hidrógeno puro, lo que ha dificultado su uso como combustible, pues son procesos costosos.
Electrolisis y celdas de hidrógeno
El método más usado para separar el hidrógeno del agua es la electrolisis. Este proceso consiste en romper una molécula de agua en sus elementos constituyentes (hidrógeno y oxígeno) mediante la aplicación de una corriente eléctrica. Para ello, se utilizan dos electrodos de metal, el primero actúa como ánodo y el segundo como cátodo. En el ánodo se liberan hidrógeno y electrones, y en el cátodo se libera oxígeno y se absorben los electrones. El oxígeno se desecha mientras que el hidrógeno se conserva.
Anim electrolysis of water. / Wikipedia
Por el momento, el alto costo para producir hidrógeno en grandes cantidades no ha dejado que se vuelva una energía comercial. Actualmente se utilizan residuos energéticos de plantas eólicas y solares para producir hidrógeno totalmente verde y varias empresas de automóviles han logrado crear vehículos adaptados a baterías de hidrógeno, pero las pocas estaciones de recarga y los precios, tanto de los autos como del combustible, hacen que esta tecnología no sea viable.
Los proyectos industriales que buscan generar hidrógeno como combustible a partir del aprovechamiento de energía termosolar y fotovoltaica han dado paso a la adaptación de estos métodos en los hogares. En el año 2015 en Chiang Mai, Tailandia la CNX Construction experimentó con cuatro casas a las que se les adaptó su propio sistema de almacenamiento de hidrógeno a partir de energía solar residual. El sistema producía 2000 litros de hidrógeno por hora para ser usados como combustible limpio. A partir de 2016 empezaron su comercialización.
Tesla y varias empresas también están trabajando en la mejora de sus baterías para hogares y automóviles. La compañía australiana LAVO está a portas de empezar a comercializar baterías de hidrógeno para hogares donde también se utiliza una fuente de energía fotovoltaica de producción de hidrógeno que después es utilizado como energía con la ayuda de una pila. Sin embargo es necesario reducir los costos para su comercialización, puesto que el valor es tres veces más que el de una batería producida por Tesla.
Uno de los sistemas recientes de celdas de hidrógeno para autos más utilizados se compone de un tanque hecho en fibra de carbono que almacena hidrógeno a presión, además de una pequeña batería de iones de litio. Los sistemas de hidrógeno más particulares se componen de una intercambiadora de polímero fino (PEM), esta se intercala entre un cátodo de platino y un ánodo, con dos placas por donde fluye el hidrógeno por el lado del ánodo, mientras el oxígeno se bombea por el cátodo. La membrana atrae los protones de hidrógeno hacia el oxígeno produciendo agua y dejando que los electrones de hidrógeno creen la corriente eléctrica que se extrae con un circuito externo. Los logros en esta tecnología han generado seguridad y eficiencia en los vehículos: los tanques que guardan el hidrógeno son lo suficientemente resistentes para soportar las altas presiones y están divididos en unidades, de modo que si se fractura el tanque, el hidrógeno se libera sin causar explosiones. También se ha logrado eliminar el agua que quedaba en el interior de las celdas y se congelaba a bajas temperaturas.
Pila de combustible. / Wikimedia Commons.
Si bien los avances de las celdas de hidrógeno como combustible o energía para automóviles, hogares e industria, están logrando afrontar todos los retos, se ha dificultado su usabilidad ya que todavía no es económicamente viable y, por el momento, es mayor la publicidad que el uso. Sin embargo, la tecnología sigue avanzando y se espera que muy pronto podamos usar efectivamente el hidrógeno verde como la mayor fuente de energía mundial.
Mauro Sastoque Campos
Periodismo Digital
Revista Virtual Pro
Bibliografía
Alvares. R. (2015). R. El almacenamiento de hidrógeno llega a los hogares y la energía limpia sigue ganando terreno. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.foronuclear.org/descubre-la-energia-nuclear/preguntas-y-respuestas/sobre-energia-nuclear/que-es-el-hidrogeno/
Garcia. G. (2021). La pila de combustible de hidrógeno, la energía del futuro. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.hibridosyelectricos.com/articulo/tecnologia/tecnologia-pila-hidrogeno-lista-transporte-pesado-es-baza/20190722133930029184.html
Centro de Ciencia PRINCIPIA. (2012). Hidrógeno, ¿Combustible del Futuro? - Carlos Sánchez López. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.youtube.com/watch?v=juURNY_g7cY&ab_channel=CentrodeCienciaPRINCIPIA
Foro Nuclear. (s.f.). ¿Qué es el hidrógeno?. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.foronuclear.org/descubre-la-energia-nuclear/preguntas-y-respuestas/sobre-energia-nuclear/que-es-el-hidrogeno/
Noya C. (2021) Comienzan las ventas de una batería para el hogar con hidrógeno. El triple de capacidad que una Powerwall de Tesla y entregas en 2021. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://forococheselectricos.com/2020/10/bateria-para-el-hogar-con-hidrogeno-lavo.html
Motor. (2021). La pila de combustible de hidrógeno, la energía del futuro. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.motor.com.co/actualidad/tecnologia/hidrogeno-carros-energia-futuro/35808
QUAD DIGITAL STUDIOS. (2012). Pila Hidrógeno - CITEDEF - Ministerio de Defensa. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://www.motor.com.co/actualidad/tecnologia/hidrogeno-carros-energia-futuro/35808
Wikipedia. (2006). Anim electrolysis of water. [Imagen gif]. Recuperado el 30 de abril de 2021 de https://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Anim_electrolysis_of_water.gif
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