27 de diciembre de 2018 (*) actualizado a las 13:43

Hidrógeno: un protón y un electrón frente a la crisis energética del siglo XXI

( @reygarrido ) el

Es el elemento número 1 en la tabla periódica, y en condiciones normales de presión y temperatura se presenta como un gas diatómico, incoloro, inodoro e insípido. También es ligero y volátil como ninguno. Y a pesar de todo, constituye más del 80% de la materia visible del universo. Se trata del hidrógeno: la conjunción de un protón y un electrón (y un número variable de neutrones en función del isótopo escogido). El elemento químico más sencillo, y a la vez el que podría convertirse en el recurso energético más importante de la humanidad a lo largo del próximo siglo.

Aunque son muchos quienes no lo saben, el hidrógeno lleva siendo la principal fuente energética para el ser humano desde su aparición

Muchos seguidores de este blog pueden sentirse desconcertados frente a tal afirmación. Actualmente, el panorama energético basado en el hidrógeno es desolador, prácticamente inexistente, al menos en lo que al mundo automovilístico se refiere. O al menos esa es la situación aparente, porque la realidad es bien distinta. El hidrógeno lleva siendo la principal fuente energética para el ser humano desde su aparición. Y es que la energía que mueve nuestro planeta, la energía proveniente del sol, se origina gracias a la fusión de átomos de hidrógeno para convertirse en átomos de helio.

La reacción mediante la cual los átomos de hidrógeno se transforman en átomos de helio se conoce como fusión nuclear, y se presenta como la forma más limpia y eficaz de producir energía eléctrica en reactores en nuestro planeta. Es este tipo de reacción nuclear la que se busca reproducir desesperadamente en proyectos tan ambiciosos como el ITER, en el que ya se han invertido más de 20.000 millones de euros, y que espera poder empezar a producir este tipo de energía a nivel comercial en un plazo de 20 a 30 años (como curiosidad, cabe citar que las estimaciones de producción de energía de fusión a 20 o 30 años se hicieron hace varias décadas. Sin embargo, aún siguen vigentes).

Pros y contras de la pila de combustible

Pero la fusión nuclear no es la única forma que tiene el ser humano de aprovechar la energía del hidrógeno. La pila de combustible es un dispositivo que se alimenta de hidrógeno y oxígeno, y que es capaz de convertir la energía química en energía eléctrica gracias al uso de catalizadores (caros, debido al uso de materiales preciosos como platino, todo sea dicho), dando como únicos productos de reacción la tensión en bornes deseada y vapor de agua.

Frente a otras fuentes de energía renovables, como los aerogeneradores, los conversores hidroeléctricos o las placas solares, las pilas de hidrógeno poseen la ventaja de que pueden transportarse al mismo tiempo que producen una cantidad de energía considerable. Precisamente por esto se posicionan como la principal competencia para los motores de combustión interna tradicionales, con la llegada de un mercado eléctrico que necesita de extensores de autonomía que permitan, al mismo tiempo, mantener el carácter ecológico de los vehículos.

El hidrógeno es el mejor combustible en lo que a poder calorífico por unidad de masa se refiere. Por ejemplo, un gramo de hidrógeno produce más del doble de energía que un gramo de gas natural.

Además, el hidrógeno es el mejor combustible en lo que a poder calorífico por unidad de masa se refiere. Esto quiere decir que, en la reacción de combustión, el hidrógeno es el combustible que libera mayor cantidad de energía. Por ejemplo, un gramo de hidrógeno desprende más del doble de energía que un gramo de gas natural. Pero no todo son ventajas, y el número de inconvenientes a los que la tecnología debe enfrentarse para transformar este elemento en el origen del movimiento de nuestros vehículos es amplio cuando menos.

Una de las principales características del hidrógeno es su baja densidad. Esto quiere decir que, frente a otros elementos, el peso de una unidad de volumen de hidrógeno es mínimo. De aquí se deriva uno de los principales problemas, que tiene que ver con su almacenamiento. Como dijimos anteriormente, el hidrógeno tiene un gran poder calorífico por unidad de masa, pero la baja densidad tiene como resultado que éste poder calorífico sea mínimo por unidad de volumen.

Por lo tanto, para almacenar una cantidad considerable de hidrógeno en un depósito que pueda incluirse en el interior de un coche, es necesario comprimirlo a presiones que rondan los 300 bares. Esto, a su vez, requiere del uso de materiales muy resistentes, que también suelen ser pesados y caros, y de ausencia de juntas a través de las cuales pueda difundir.

Otro de los principales problemas tiene que ver con su producción. A pesar de ser uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre, el hidrógeno se encuentra fundamentalmente en forma de agua. Este hidrógeno puede separarse del oxígeno mediante electrolisis, un proceso que requiere del uso de energía eléctrica y que deja un balance energético negativo.

Actualmente, en torno al 96% del hidrógeno que podemos encontrar en estado puro tiene su origen en los combustibles fósiles tradicionales, como carbón o petróleo, y de forma más destacada, gas natural, de cuyo reformado con vapor de agua procede una vasta mayoría. Esto significa que la obtención de hidrógeno tiene un notable coste energético y ambiental, lo que de nuevo supone que el balance energético resulte negativo.

Actualmente, en torno al 96% del hidrógeno que se produce tiene su origen en los combustibles fósiles tradicionales, aunque esto podría cambiar con el desarrollo de hojas artificiales.

Una hoja artificial desarrollada por el MIT y presentada en el primer trimestre de este año prometía separar el hidrógeno del oxígeno mediante el uso de catalizadores y luz solar. Aunque el dispositivo aún continúa en proceso de investigación, el desarrollo comercial de un aparato de estas características supondría una auténtica revolución.

A pesar de las dificultades técnicas, el alto coste económico y la falta de infraestructura, los vehículos a base de hidrógeno parecen la única alternativa real a los combustibles fósiles tradicionales, debido a las deficiencias prestacionales, sobre todo en materia de autonomía, que van incluidas en los eléctricos puros desarrollados hasta la fecha.

Harina de otro costal es la energía atómica de fusión, a la que quizás le queden algún que otro detalle más por pulir. Aunque parece claro que el hidrógeno se ha posicionado con fuerza como el referente energético del futuro, y desde Tecmovia confiamos en que su implantación será total con el paso del tiempo.

Fuente: Wikipedia I, II, III | Jornadas Técnicas (PDF) | Terra | Quo | La Enciclopedia del Estudiante (Ed. Santillana)
En Tecmovia: Fusión nuclear, la solución a nuestros problemas energéticos | Pilas de combustible e hidrolineras: el problema del huevo y la gallina aplicado al automóvil | 1 millón de vehículos de pila combustible vendidos para el año 2020: ¿realidad o ficción? |
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Comentarios...

  1. PREGUNTAS...

    UNA PREGUNTA… ¿porque en vez de extraer el hidrogeno de hidrocarburos o carbon?..tengo entendido que se obtiene mediante electrolisis del agua..en este proceso no se usa la energia eolica y solar…o sea grandes almacenes de agua en tanques pasando mediante electrolisis interviniendo la solar eolica y el resultado desvio de hidrogeno a grandes tanques de hidrogeno. y el oxigeno igual tambien para otros usos.
    O porque un vehiculo no se puede abastecer automaticamente de combustible segun vaya consumiendo.?
    y ademas un vehiculo llevar tambien el espacio perdido de capot y techo…utilizarlo para placas solares

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