Una pila de hidrogeno es…
Actualmente, las pilas que regularmente utilizamos funcionan a base de reacciones químicas para producir energía eléctrica. Lamentablemente en el proceso también producen desechos químicos muy tóxicos y difíciles de degradar.
En una pila de hidrogeno, la energía química se convierte directamente en energía eléctrica a través de una reacción electroquímica, alcanzando valores de eficiencia de hasta aprox. 70%, lo cual se considera alto. El dispositivo es conceptualmente muy simple; una celda de hidrogeno individual está formada por dos electrodos separados por un electrolito que permite el paso de iones pero no de electrones. En el electrodo negativo tiene lugar la oxidación del combustible (normalmente H2, de donde se toma el nombre de la pila de hidrogeno, aunque puede ser también metanol u otras sustancias) y en el electrodo positivo se produce la reducción del oxígeno del aire. Las reacciones que tienen lugar son las que se indican en la figura siguiente, donde también se muestra un esquema conceptual del dispositivo.
Esquema de funcionamiento de una pila de combustible y reacciones fundamentales.
De este modo, los iones de H+ migran a través del electrolito mientras que los electrones (e-) circulan a través del circuito externo; es decir, se obtienen la corriente eléctrica que puede hacer funcionar a nuestro aparato electrónico. Como material de desecho lo que se obtiene es agua pura, la cual parece que la podemos consumir. De cierto es que contamos con sistemas excelentes de filtraje de agua, tanto que incluso algunos astronautas beben su propia orina después de ser filtrada Por lo cual beber agua proveniente de una pila de hidrogeno es poco descabellado.
Ahora bien, para generar más voltaje, las celdas se conectan en serie (igual que las pilas comunes) hasta que se obtiene el voltaje necesario para encender un teléfono celular, por ejemplo.
Sin embargo, se requiere una energía eléctrica inicial que comience la reacción química en la pila de hidrogeno. Después la ganancia de electricidad producida en la pila es mucho mayor. De hecho, la energía eléctrica inicial se obtiene de otra fuente de energía; por ejemplo: energía solar o eólica. Actualmente, las investigaciones sobre el uso masivo de las pilas de hidrogeno se enfocan en su almacenamiento y transporte. Con todo, observando tendencias, vaticino que en cinco años se tendrán pilas de hidrogeno en el mercado.
Un viejo conocido redescubierto
Las pilas de hidrogeno se conocen desde el año de 1839. Pues el inglés William Grove (ilustrado en la figura 2), en uno de sus primeros experimentos, unió 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 (como se ve en la figura 3), de la reacción electroquímica del hidrogeno y oxigeno se generó la corriente eléctrica.
En ese momento, este experimento solo fue tomado como una curiosidad más de la naturaleza, sus aplicaciones tendrían que esperar un tiempo.
Grove usó cuatro celdas grandes, con H2 y O2 para producir energía eléctrica que a su vez se podía usar para generar hidrógeno y oxígeno (en la celda superior, más pequeña)
Es fácil de hacer una pila de hidrogeno
Realizar un experimento de pilas de hidrogeno es tan fácil que en el siguiente video, estos chavales de bachillerato nos muestran con orgullo como realizaron la suya en el Instituto. Su diseño es simple: consiste de un recipiente lleno de una disolución de sosa caustica (NaOH – hidróxido de sodio), que funcionará como el electrolito. También utilizan un metal (acero inoxidable) en una solución de acido clorhídrico (HCl) para producir hidrogeno.
Por otro lado, construyeron una serie de tubos donde se encuentran otros tubitos invertidos de ensayo. En cada tubito se introduce un electrodo (acero inoxidable), y mediante una fuente de alimentación externa, producen la reacción química (electrólisis) en el interior de los tubos. Los tubitos se llenan de gas; uno de hidrógeno, y el otro de oxígeno. Después, se desconecta la fuente de alimentación externa, y se logra obtener la pila, alimentada por el hidrógeno y el oxígeno acabado de generar. El siguiente video muestra el experimento.
Efectivamente, realizar un experimento de celdas de hidrogeno es sencillo, con la supervisión adecuada para evitar accidentes. Por tanto, sólo falta esperar que los prototipos comerciales de celdas de hidrogeno alcancen la miniaturización, aumenten su eficiencia y vida útil para que sean parte de nuestra tecnología cotidiana. Así, en un futuro cercano, de tu teléfono celular o laptop podrías obtener el agua para hacerte un café gracias a sus pilas de hidrogeno jajaja
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