Hidrogeno, el amigo de los niños

Hasta ahora no había escrito sobre ningún tema específicamente centrado en mi especialidad. Y teniendo en cuenta, por un lado, que mi tesina trata de la obtención de hidrógeno, y que, por el otro, últimamente se habla mucho de la aplicación del mismo, me parece lógico empezar por este área tan interesante (al menos para mi).

El hidrógeno es el más sencillo de los elementos en cuanto a número de partículas subatómicas que lo componen (un electrón y un protón), motivo por el cual se empleó como medida unitaria en el cálculo del peso atómico de todos los elementos. Más tarde se sutituyó en dicho cometido por el carbono.

Tiene dos isótopos (deuterio y tritio), que no son más que los mismos atómos de hidrógeno con uno y dos neutrones respectivamente. El primero forma parte de la conocida "agua pesada" (H₂O siendo el hidrógeno deuterio) que se emplea en los reactores de fisión nuclear.

Hablando de nucleares, siempre se dice del hidrógeno que es el elemento más abundante en el universo, y esto se debe a que es el "combustible" de las estrellas. A grandes rasgos, en el interior de las estrellas la temperatura y la presión son lo suficientemente elevadas para que se produzca la fusión de los átomos de hidrógeno, produciendo helio y gran cantidad de energía. Esto mismo se ha intentado reproducir en laboratorios, pero de momento no se ha conseguido aplicar a gran escala, así que nos tendremos que aguantar con la fisión.

¿Por qué aguantar? Pues porque si bien la fusión provoca la obtención de un elemento inerte como el helio, la fisión se emplea con elementos pesados (uranio), obteniendo otros que son radioactivos, y luego nadie quiere que le metan los residuos en su pueblo. ¿Solución? Meter los residuos en un misil y mandarlos al sol.

Amoniaco, nylon, diversos fármacos, alcoholes, o incluso margarina son sólo algunos de los muchos productos que se obtienen mediante el empleo de hidrógeno. Pero de lo que más se habla ahora es de su aplicación como fuente de energía limpia.

Respecto a esto hay que aclarar un par de cosas. El hidrógeno en sí no se puede considerar una "fuente de energía" como los combustibles, sino que se trata de un vector energético. Esto quiere decir simplemente que la energía empleada en la obtención de hidrógeno es la que se recupera en su uso como "combustible". No puede ir uno a una mina a por hidrógeno, y el sol como que está un poco lejos.

Bueno, pero una vez que tenemos el hidrógeno, ¿qué se hace con él para obtener energía? Pues el ingenio empleado para esto se conoce como pila de combustible (fuel cell). Y su fundamento es bien sencillo de comprender. En una cámara tenemos oxígeno, en otra hidrógeno. Ambas cámaras están separadas entre sí por una membrana que sólo permite el paso de protones (no electrones). Además de la membrana existe un cable de corriente uniendo ambas cámaras. La tendencia natural que tienen los dos elementos a combinarse provoca que el atomo de hidrógeno atraviese la membrana, pero las características de la membrana obligan a las moléculas a dividirse. Los protones atraviesan la membrana y los electrones el cable. ¿Y qué es un flujo de electrones? Pues lo que conocemos por electricidad.

Cuando tanto electrones como protones alcanzan la cámara donde se encuentra el oxígeno, todos se combinan produciendo agua.

Las barreras de entrada para esta tecnología en cuanto al apartado puramente práctico son básicamente dos, si hablamos de la aplicación al sector del automóvil. La primera y más importante, conseguir acumular de forma segura una cantidad suficiente de hidrógeno para no tener que repostar cada 50 kilómetros. Que yo sepa se han llegado a aplicar tres métodos para conseguirlo, los clásicos de aumentar presión y/o reducir la temperatura, y uno más científico de adsorberlo sobre un compuesto sólido (por ejemplo paladio).

La otra barrera es conseguir un rendimiento que haga competencia a los motores actuales, aunque esto parece que ya está más o menos resuelto, gracias, en parte, a que se aprovecha la tecnología desarrollada para coches eléctricos. Y es que un coche de hidrógeno no deja de ser un coche eléctrico que lleva su propio generador.

Luego tenemos otras dificultades como la logística (no hay estaciones hidrogeneras) y la comercial (influenciada por las demás barreras).

Frente a todos estos "inconvenientes", la mejor respuesta es la siguiente: se trata de un posible sistema perfecto. Se usan placas solares para obtener energía eléctrica, que a su vez se emplea en la separación del hidrógeno, éste se consume en la obtención de electricidad para mover el coche. Si lo vemos en conjunto, al sistema entra agua y luz solar, y salen agua y el movimiento al que apliquemos la electricidad. Irónicamente la luz solar también proviene del hidrógeno. Casi nada.