Por Rodrigo Herrera Vegas
Muchos de nosotros vimos en el colegio o en la universidad el proceso de electrólisis. Cortábamos una botella de agua mineral por la mitad, le hacíamos dos agujeros abajo y colocábamos allí dos palitos de carbono, extraídas de una pila AA desarmada.
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Una vez sellados los palitos, colocábamos en el recipiente agua con limón y por debajo conectábamos una pila de 9V. Rápidamente empezaban a aparecer burbujas alrededor de los carbonos. En uno hidrógeno y en el otro oxígeno resultado de la separación de la molécula de agua en sus componentes.
En 1839, Sir William Grove , conocedor del proceso de la electrólisis, tuvo la gran idea de pensar si se podía crear la reacción inversa. Se preguntó si de la misma manera que al alimentar de electricidad al sistema se podía generar hidrógeno y oxígeno, se podría crear electricidad teniendo hidrógeno y oxígeno. Grove empezó a experimentar y pudo confirmar su hipótesis inventando la primer fuel cell , o celda de combustible , nombre que fue utilizado por primera vez 50 años más tarde por los científicos Ludwig Mond y Charles Langer.
Las fuel cells generan electricidad de manera silenciosa, eficiente y sin polución. Contrariamente a las fuentes de energía provenientes de combustibles fósiles, el único producto resultante es el agua. De manera muy técnica, el fuel cell se puede describir como un dispositivo conversor de energía electroquímica: convierte el oxígeno y el hidrógeno en agua generando energía eléctrica.
Otro dispositivo electroquímico que conocemos es la pila. Almacena todos los químicos en su interior, realizando también conversiones. Sin embargo, éstas eventualmente se acaban: la batería muere y debe ser recargarda o desechada. En el caso de un fuel cell, estos químicos se renuevan constantemente evitando la creación de desechos.
La fuel cell está compuesta por un electrolito cuyo objetivo es separar los dos componentes (hidrógeno y oxígeno en este caso) y los electrodos o catalizadores donde ocurren las reacciones químicas generadoras de electricidad.
Existen unas 6 tecnologías principales de fuel cells. La preferida para autos eléctricos es la denominada Polymer exchange fuel cell o PEMFC que opera a temperaturas entre 60 y 80 grados Celsius.
A simple vista, parecería que tenemos todo resuelto. Generamos electricidad a través de plantas solares térmicas, molinos eólicos, y plantas geotérmicas. Creamos grandes plantas donde realizar electrólisis a partir del agua de mar. Cargamos los autos, aviones, buques, notebooks y teléfonos celulares con hidrógeno y oxígeno generando tan sólo agua como único "residuo".
Sin embargo los desafíos siguen siendo grandes. Enumeremos tan solo algunos:
* En la Argentina, 62% de la electricidad todavía viene de combustibles fósiles (gas, petróleo); en los Estados Unidos este número es inclusive un poco peor, rondando el 70%. Tenemos que ir reduciendo estos porcentajes lo más rápido posible a favor de las energías renovables.
* El proceso de electrólisis es energéticamente exigente, aumentando aún más la necesidad de electricidad.
* El hidrógeno se encuentra en estado líquido a una temperatura de -252.8°C y la cantidad de energía requerida para alcanzar esa temperatura también es alta. Actualmente, se está estudiando la creación de compuestos químicos a los cuáles se les pueda incorporar hidrógeno y luego desprenderlo fácilmente para su posterior uso.
* El hidrógeno tiene una buena densidad energética por masa pero no así por volumen. A saber, un litro de nafta contiene 64% más hidrógeno que un litro de hidrógeno puro en estado líquido. Lograr sistemas eficientes para su transporte así como productos en pequeña escala implican muchos avances tecnológicos.
Para poder superar estos desafíos, queda claro que vamos a necesitar utilizar mucho petróleo y mejorar nuestras tecnologías día a día. Utilicemos el petróleo restante con este propósito, no permitamos que se acabe antes.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org
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