Pilas de hidrógeno: funcionamiento

Tal y como os prometí, os traigo la segunda parte de la entrada sobre pilas de hidrógeno, dedicada a explicar cómo funcionan.

EL primer proceso que hay que llevar a cabo para conseguir energía a través del hidrógeno es extraerlo del agua. Para ello se pueden llevar a cabo varios procesos (están bastante resumidos. Si estáis interesados en alguno, poned un comentario y le dedicaré una entrada):

-Reformado con vapor: con este procedimiento el hidrógeno se obtiene a partir de hidrocarburos, fundamentalmente del gas natural. El componente principal del gas natural es el metano (CH4), al que se le añade agua. Tras diversas variaciones en la temperatura y en la presión del reactivo, se obtiene hidrógeno.

CH₄ + 2 H₂O → 4 H₂ +C

- Electrólisis del agua: cuando una corriente eléctrica pasa a través del agua, el hidrógeno y el oxígeno se separa. El hidrógeno se recoge en el cátodo (polo de la pila cargado negativamente) y el oxígeno en el ánodo. Este proceso es más caro que el reformado con vapor, pero genera hidrógeno muy puro. Si queréis hacer un experimento de obtención de hidrógeno, este es el mejor método.

- Fotoelectrólisis: consiste en el aprovechamiento de la radiación solar para producir corriente y separar así el hidrógeno del oxígeno. 

- Producción fotobiológica: se basa en obtener hidrógeno de ciertos organismos que lo sintetizan de manera natural (algas y cianobacterias).

- Pirólisis: es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500ºC. Se obtiene carbón vegetal y gas mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e hidrocarburos ligeros.

- Membranas de electrolito con poliamida: este proceso es el que se emplea más tarde en las pila de hidrógeno. El electrolito solo deja pasar los protones de una sustancia (H+), a los que luego se les añaden electrones para conseguir hidrógeno.

Una vez que se ha obtenido el hidrógeno, este se introduce en la pila, que es donde se obtiene la energía siguiendo estos pasos:

1.- El hidrógeno se inyecta en el ánodo. El oxígeno, en el cátodo. 

2.- El hidrógeno se disocia (divide) en protones y electrones, ya que los electrones no pueden atravesar el electrolito polimérico (contiene un polímero que lo impide).

3.a- Ya que no pueden atravesar el polímero, los electrones tienen que pasar por un circuito externo, generando así energía. Este circuito puede ir a cualquier lugar, como nuestras casas. Los electrones que salen ahora del circuito no son los mismos que vuelven después. 

3.b- Los protones del hidrógeno, mientras tanto, atraviesan al electrolito y llegan al cátodo. Ahí se unen con el oxígeno y los electrones que vienen del circuito, generando agua o vapor de agua, que es expulsado continuamente al exterior.

Esto ofrece una gran cantidad de ventajas. Además de eficiente, la pila de H. es poco contaminante. Tiene por único residuo el agua, no hace apenas ruido (entorno a 55 db) y, en caso de fuga, el hidrógeno gaseoso se disiparía rápidamente, impidiendo explosiones. Además, opera a temperaturas muy bajas: entre 60 y 80 ºC, muy por debajo de los 850 ºC del motor diésel estándar.

Las pilas de hidrógeno son una fuente de energía muy interesante, que ofrece una gran cantidad de ventajas. Todavía es cara, pero creo que esto no impedirá su expansión. Tal vez llegue el día en que, gracias a este avance, podamos llenar el depósito del coche con agua.