Pilas de combustible: un futuro deseable pero incierto

Casi veinte días sin dar un palo al agua en el blog. Alguno de mis habituales me protesta, pero c’est la vie...... Los junios siempre han sido para mi Rubicones estresantes. Los estudiantes se acuerdan de su viejo profesor cuando los exámenes les acucian, las Instituciones quieren los descargos de los proyectos, algunos colegas quieren irse con la conciencia tranquila de vacaciones y apuran los plazos. Y, además, junio y julio son los meses preferidos para las presentaciones de Tesis. En todo eso estoy a la vez estos días y, encima, con un aparato nuevo cuyo montaje duró gran parte de la semana pasada con un técnico alemán que quería que le dedicáramos “todas” las horas del día, para así volverse cuanto antes a sus cuarteles del norte. Así que mi pobre blog se ha quedado el último de la fila. Pero voy a aprovechar una Tesis que también me ha quitado tiempo para montarme una entrada que no requiere de mi muchas comprobaciones, porque todo lo que voy a contar lo tengo fresco.

Alberto Blázquez, es un doctorando que hemos compartido David Mecerreyes de CIDETEC y yo mismo y que estos días anda flotando en una nube pues, no en vano, presentó su Tesis el pasado viernes 23 de junio. En su trabajo, se ha dedicado a preparar nuevas membranas poliméricas que puedan funcionar como electrolitos sólidos en pilas de combustible de hidrógeno. Ya se que, probablemente, la frase anterior es indescifrable para quien no esté al loro del asunto, pero de alguna forma tiene que empezar uno a contar en formato caperucita cuestiones algo complicadas.

Una pila de combustible debe su nombre a que, como todas las pilas o baterías, produce energía eléctrica gracias a lo que los químicos llamamos una reacción de oxidación/reducción, un conjunto de dos reacciones que ocurren en los electrodos o polos de la pila. En este caso, la reacción global de ambos procesos es la síntesis de agua a partir de hidrógeno y oxígeno, una reacción sencilla e inocua para el medio ambiente, que proporciona una cantidad importante de energía, con un rendimiento mucho mayor que el pueda proporcionar un motor de combustión de gasolina o un motor diesel.

A diferencia de las pilas convencionales donde los reactivos están empaquetados en la pila y ésta funciona hasta que los mismos se gastan, en las pilas de combustible hay que suministrar a la misma, desde el exterior y de forma continuada, los combustibles (hidrógeno y aire con su oxígeno) para que funcionen. Igual que con las pilas convencionales, las de combustible pueden apilarse en serie, consiguiendo potencias que lo mismo valen para que funcione un teléfono móvil que un autobús.

Hasta aquí todo parece bonito. Pero la vida real es mucho más complicada que lo que parece indicar la teoría sobre el papel. De los dos combustibles que necesitamos, el oxígeno lo obtenemos sin problemas alimentando aire. Incluso si lo quisiéramos en estado puro, hace sólo dos entradas ya os contaba cómo se puede separar el aire en sus componentes fundamentales. Pero el problema está en el hidrógeno. Aunque está por todos los lados en la naturaleza, rara vez se le encuentra en estado puro. Lo normal es encontrarlo combinado. Fundamentalmente está en el agua, en los combustibles sólidos (recordar que las gasolinas son hidrocarburos, esto es carbono e hidrógeno) y en los seres vivos. Es decir, necesitamos producir hidrógeno para poderlo utilizar en las pilas de combustible.

En la actualidad, más de la mitad del hidrógeno producido se produce a través del gas natural en una reacción que al final proporciona CO2 e hidrógeno. Con este planteamiento a nadie se le escapa que este proceso tiene serias limitaciones. Primero, porque el gas natural está en fase de declive, no tan acusada como el petróleo, pero es otro combustible fósil. Y dos, porque el proceso produce CO2. Y la encrucijada energética en la que nos encontramos es, básicamente, escasez de combustibles fósiles y excesiva generación de CO2 con todo lo que ello acarrea en efecto invernadero. Aún y así, muchos analistas creen que si la humanidad va derivando paulatinamente a una energía basada en el hidrógeno, durante los primeros años, la obtención de hidrógeno se hará por esta vía.

La otra vía es la misma reacción de la pila de combustible que veis arriba pero al revés. Esto es, aprovechemos el enorme potencial de hidrógeno que nos suministra el agua omnipresente en mares y océanos y extraigamos el hidrógeno de ese agua. ¿Sencillo?. Pues no. Si bien la reacción que ocurre en las pilas y que veis arriba es espontánea y produce energía eléctrica y calor, la contraria, la electrolisis del agua, sólo ocurre si desde el exterior proporcionamos energía en cantidades respetables. Y aquí se nos cierra el ciclo mortífero. ¿De donde sacamos esa energía?. Recurrir a los combustibles fósiles no puede ser la solución, tal y como estamos. Así que no queda más que confiar en que una combinación de energías renovables proporcionadas por el viento (eólica), la luz del sol (fotovoltaica), en pantanos (hidroeléctrica) o las enormes cantidades de energía acumuladas en volcanes y en el interior de la tierra (geotérmica) sean capaces de entrar con fuerza en procesos de génesis de hidrógeno que luego se usen en la pilas de combustible. Bonito pero vamos a sudar. Aunque tampoco es ciencia ficción. Naciones con recursos geotérmicos importantes como Islandia llevan años trabajando en que su economía tenga como vector de funcionamiento al hidrógeno. Y no lo están haciendo mal. Por otro lado, las células fotovoltaicas, que recogen la energía que nos viene del sol van mejorando en sus rendimientos gracias a avances en nuevos materiales. Y la energía eólica se va poco a poco extendiendo.

No son sólo esos los problemas a resolver. Las membranas que se emplean como corazón de las pilas son caras y no aguantan tiempo. La reacción de obtención del agua necesita un catalizador de platino que si el hidrógeno ha sido obtenido del gas natural puede llevar cantidades muy pequeñas de monóxido de carbono, suficientes para envenenar el catalizador y dejarlo inservible en poco tiempo. Almacenar hidrógeno es peligroso y además ocupa mucho espacio. En fin, muchas cosas sobre las que investigar duro.

Aún y así, el interés en este momento por el tema es extraordinario. Hay grandes fabricantes de automóviles metidos en consorcios para desarrollar toda la tecnología necesaria para pasar de coches movidos por gasolina a coches movidos por hidrógeno. Hay gobiernos como el americano con programas específicos para el desarrollo de la economía basada en el hidrógeno. Hay empresas, como las de electrodomésticos ligadas al Grupo Mondragón que están desarrollando pilas de hidrógeno para uso casero, pensando incluso en que si produjéramos más electricidad que la necesaria, pudiéramos descargarla en una red eléctrica amiga, lo que nos proporcionaría pingües beneficios. En fin, que parece que algo se mueve, pero no me gustaría trasmitir aquí una opinión muy optimista. Hace ya años leí una predicción que aseguraba que en 2010 estaríamos al borde de la extinción de los pozos de petróleo y habría ya coches propulsados por hidrógeno. Ni una cosa ni otra se ha cumplido. Aunque hay coches y autobuses prototipo funcionando con hidrógeno, no creo que hayaís visto muchas hidrogeneras (las futuras gasolineras) por esas carreteras de Dios. Y es que no hay que hacer predicciones. Siempre me acuerdo de ese alto directivo de IBM (creo que llegó a Presidente) que en sus predicciones no veía que en cada casa tuviera que haber un ordenador.

Y pensar que la economía basada en el hidrógeno ya la contemplaba uno de los personajes de la novela de Julio Verne “Veinte mil leguas de un viaje submarino”......