Desarrolla UNAM celdas electroquímicas a base de hidrógeno

MÉXICO, DF., 6 de mayo de 2013.- Con celdas electroquímicas diseñadas y construidas a nivel experimental en su laboratorio, Pedro Roquero Tejeda, de la Facultad de Química (FQ) de la UNAM, genera corriente eléctrica a partir de hidrógeno.En colaboración con expertos del Instituto Tecnológico de Melbourne, Australia, pretende a futuro acoplarlas con nuevos dispositivos de almacenamiento del gas, para usar ese elemento como combustible limpio.Descomponer el aguaEl hidrógeno es el elemento más abundante en la naturaleza, pero está combinado con muchos otros. “Lo que se utiliza como combustible es la molécula de hidrógeno (H2), que no es abundante, tenemos que producirla primero”, comentó el profesor e investigador adscrito al Departamento de Ingeniería Química.Este elemento no es una fuente primaria como la energía nuclear, solar, eólica o la generada por los combustibles fósiles, sino un vector, como el calor y la electricidad.El hidrógeno molecular se puede obtener a partir del petróleo o con la aplicación de una corriente eléctrica en el agua y con la descomposición de ésta. “Que el proceso sea sustentable depende de la fuente primaria de energía; si es el petróleo, seguirá atado a contaminación, pero si se usa eólica o solar, se puede producir el gas sin contaminar”, indicó.Celdas electroquímicasExperto en electroquímica, el universitario utiliza procesos de electrólisis para obtener hidrógeno molecular, y descompone la molécula de agua en oxígeno e hidrógeno.“No trabajamos en la integración de todo el sistema, conectamos una fuente y con eso descomponemos el agua. La corriente eléctrica es el medio más fácil y sencillo que tenemos para producir hidrógeno”, destacó.En colaboración con John Andrews, del Tecnológico de Melbourne, Roquero desarrolla un proyecto para almacenar hidrógeno, un elemento que aún no se usa de forma amplia en el mundo como combustible, porque no existe una infraestructura para manejarlo, producirlo, guardarlo y transformarlo.“Con los australianos realizamos sistemas novedosos para almacenar ese gas, integrados a celdas electroquímicas que puedan producir corriente eléctrica en el momento que se requiera a partir de ese hidrógeno”, comentó.La colaboración inició en 2012, con los australianos centrados en los sistemas de almacenamiento, y los mexicanos en las celdas electroquímicas que insertarán junto a ellos. “Un vehículo que se mueve tiene que llevar su combustible (actualmente gasolina o diésel), así que las primeras aplicaciones que veremos de hidrógeno serán en sistemas móviles que lleven su carga, como autos, computadoras y teléfonos celulares”, indicó.Actualmente, el almacenaje de ese elemento se ensaya con espumas a base de paladio, que son muy pesadas, o con tanques a presión. Roquero y su grupo experimentan con nanotubos de carbono y otros materiales a base de ese elemento, que es ligero.Un reporte de la Agencia Nacional de Energía, de Estados Unidos, plantea que un material debe absorber alrededor del cinco por ciento de hidrógeno para ser técnica y económicamente viable. “Nos acercamos a esas cifras”, adelantó.Tanto los australianos como los mexicanos realizan trabajo experimental. “Aquí tenemos experiencia en fabricar ensambles con una membrana, y en poner catalizadores adheridos a aquélla. Eso les interesó, pues ellos no lo hacen. A futuro, esta colaboración sería un sistema completo de almacenamiento integrado a una celda electroquímica, esa es la parte innovadora”.Membrana con catalizadoresLa celda electroquímica desarrollada por Roquero y sus colaboradores, está compuesta de una membrana con catalizadores por ambos lados, semejante a una pila con un polo positivo y otro negativo. Es un cuadrado transparente de un material llamado nafión, producido por la empresa Dupont y cuya cualidad es que conduce iones.A ambos lados están los catalizadores realizados por el universitario. “Son de molibdeno con platino, se ve como un polvo negro porque está soportado en carbón”, explicó mientras mostraba un cuadro negro de unos pocos centímetros.En el sistema se requiere una conducción interna de iones, las reacciones ocurren dentro del catalizador negro y los iones que se liberan atraviesan la membrana. “Esta última la compramos y trabajamos en los catalizadores. De la eficiencia de este proceso, de hacerlo a escala nano, pequeño y más eficiente, depende el éxito y la aplicabilidad que pueda tener”, añadió.Por un lado de la membrana se alimenta el hidrógeno y, por el otro, toma aire del medio ambiente. “La reacción que ocurre es que el hidrógeno se oxida, el oxígeno del aire disminuye, produce agua y corriente eléctrica. En estos procesos el residuo es agua”, explicó.Si el hidrógeno se oxida libera iones. Una molécula del gas libera dos protones y dos electrones. Estos últimos circulan a través del circuito eléctrico y hacen mover al motor, mientras que los protones atraviesan la membrana.Roquero refirió que en el mundo se ensayan sistemas de este tipo, entre ellos, chips con su propia membrana microscópica integrada de poco voltaje.“En ingeniería química la tendencia ha sido llevar a cabo una intensificación de los procesos, es decir, hacer sistemas más pequeños y controlados. A futuro, podremos tener en media hectárea una refinería que hoy ocupa 10 ó 20, con la misma producción, procesos más controlados, reactores más pequeños, fuentes de energía miniaturizadas y todo muy dirigido, pues se trata de tener control de los materiales y las reacciones a escalas moleculares”, adelantó.De aplicarse el proyecto, en el futuro un automóvil que use hidrógeno molecular tendrá un dispositivo de almacenamiento y un conjunto de celdas de combustible.Integrante de la Sociedad Mexicana del Hidrógeno, Roquero abundó que en México no hay apoyo de instituciones o autoridades que deberían decidir sobre el impulso a las tecnologías con hidrógeno.“Creo que el país llegará a esto en el momento que ya esté terminado en otros territorios. El uso de hidrógeno no es para mañana, pues no tendremos una economía del hidrógeno quizá en los próximos 100 años, pero en otras naciones se han dado cuenta que hay que caminar hacia allá. En el futuro, en uno o dos siglos, tendremos la civilización del hidrógeno”, finalizó.