3. Pilas de combustible - Energía sin humos
Pedro Gómez Romero
Una versión de este artículo fue publicada en la revista
"Mundo Científico" No. 233, ABRIL 2002, p.
66.
Las pilas de combustible, alimentadas con hidrógeno o metanol, son
una alternativa eficiente a los motores de combustión. El trabajo
de Investigación y Desarrollo (I+D para los amigos) avanza a buen
ritmo hacia el abaratamiento de pilas que constituirán un engranaje
clave dentro de un ciclo energético crecientemente basado en
energías renovables.
Imaginemos por un momento una gran avenida de una gran ciudad,
pongamos una Gran Vía cualquiera, bulliciosa y llena de tráfico
humano, como siempre; transitada por multitud de coches, como de
costumbre. Pero hagamos un verdadero esfuerzo e intentemos
imaginarla sin el estridente humo de los tubos de escape ni el
apestoso ruido de motores o motos. ¿Imposible?. Lo cierto es que
los humanos somos tan animales de costumbre, tan adaptables a
entornos hostiles, que incluso nos cuesta un buen esfuerzo
deshacernos de hábitos que sabemos dañinos. Pero el transporte sin
ruido y sin contaminación es posible.
Hace justo cien años, a principios del siglo XX se respiraban en el
ambiente occidental esencias de progreso científico y tecnológico.
Máquinas voladoras y mensajes telegráficos sin hilos competían por
algunas de las primeras páginas de los periódicos de la época,
augurando un siglo de desarrollo revolucionario en los transportes
y las comunicaciones. Otros avances menos conspicuos, como la
publicación de Albert Einstein en 1905 sobre la electrodinámica de
los cuerpos en movimiento (que formulaba la que después sería
conocida como teoría restringida de la relatividad) adelantaban
igualmente el progreso científico. Sin embargo, mientras esto
ocurría, la mayor parte de las casas seguían alumbrando sus noches
quemando combustibles; gas del alumbrado en zonas urbanas
privilegiadas, candiles o quinqués de aceite o queroseno en el
resto. Y no es que no existieran alternativas.
El químico e inventor británico Joseph W. Swan en 1878, y el
emprendedor norteamericano Thomas A. Edison en 1879 ya habían
presentado en sociedad sendos diseños mejorados de bombillas con
filamento de carbono incandescente. Pero veinte o treinta años
después esos inventos modernos seguían siendo curiosidades al
alcance de muy pocos. Tendrían que generalizarse la producción y
distribución de electricidad y perfeccionarse aún más los diseños
de aquellas primitivas bombillas (finalmente con filamento de
tungsteno) para que acabaran alcanzando la categoría de artilugio
cotidiano.
Pero cuando finalmente las lámparas eléctricas incandescentes
sustituyeron a las lámparas de combustible y desterraron su tufillo
y su hoyín, las casas se volvieron más brillantes, más limpias y
más seguras. Al principio sólo las familias más acomodadas podían
permitirse el lujo, pero a medida que creció la demanda y cayó el
precio, más y más gente se pudo permitir su propia luz eléctrica. Y
no es que la antigua tecnología se hubiese agotado; seguía habiendo
carbón en abundancia para producir gas y alumbrar las casas, pero
la tecnología limpia había ganado la partida.
A principios de este nuevo siglo XXI, la pugna entre quemar y
respirar, entre tecnologías de combustión y tecnologías limpias se
ha trasladado a la calle. Noventa años de producción en serie de
automóviles de combustión con chimenea incorporada nos han dejado
enganchados a las mieles del transporte rápido individual, pero
empezando a sentir también la resaca de la contaminación de nuestro
aire y nuestras aguas.
Y sin embargo existen tecnologías alternativas para acabar de
implantar coches eléctricos, respirables y silenciosos, en nuestras
calles. Las pilas de combustible o las baterías recargables son
algunas de las más prometedoras. Ambas se basan en reactores
electroquímicos en los que la energía química se convierte
directamente en electricidad. La diferencia estriba en que en las
baterías recargables es la energía química de los materiales que
forman los electrodos la que se convierte en electricidad y, una
vez esa energía se agota, necesitan un proceso de recarga que
regenera la energía química a partir de electricidad. En las pilas
de combustible sin embargo la energía química proviene de un
combustible que se alimenta desde el exterior del reactor.
Después de una etapa inicial de evaluación de ambas tecnologías
para aplicación en tracción eléctrica de vehículos, las pilas de
combustible parecen estar ganando la partida, aunque conviene
recordar que en el campo de la innovación tecnológica no sobra
nadie y que diversos dispositivos y tecnologías cubren necesidades
complementarias. En el caso de un coche eléctrico por ejemplo,
aunque la pila de combustible acabe siendo el dispositivo principal
de generación de energía entratrán en el diseño otros elementos
como baterías o supercondensadores para almacenamiento de
carga.
Estos dispositivos las pilas de combustible son ciertamente mucho
más que curiosidades de laboratorio y aunque todavía necesitan de
diversas mejoras de materiales y diseños, constituyen una
alternativa seria a los ineficientes motores de combustión, una
alternativa por la que se interesan tanto la industria del
automóvil como las compañías eléctricas y del sector energético.
Como en tantas otras ocasiones a lo largo de nuestra evolución
tecnológica, los principios científicos básicos que sustentan
nuestra actual tecnología de pilas de combustible se descubrieron
mucho antes de que sus aplicaciones fueran siquiera imaginables. En
1839, el inglés William Grove, jurista de profesión y físico de
vocación había hecho público un experimento que demostraba la
posibilidad de generar corriente eléctrica a partir de la reacción
electroquímica entre hidrógeno y oxígeno.
Su original experimento consistía en unir en serie cuatro celdas
electroquímicas, cada una de las cuales estaba compuesta por un
electrodo con hidrógeno y otro con oxígeno, separados por un
electrolito. Grove comprobó que la reacción de oxidación del
hidrógeno en el electrodo negativo combinada con la de reducción
del oxígeno en el positivo generaba una corriente eléctrica que se
podía usar a su vez para generar hidrógeno y oxígeno.
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