Conocimientos - La divisa del nuevo milenio - Las celdas de combustible son una realidad

Es una fuente de energía alternativa que lo mismo puede hacer funcionar un teléfono que mover un auto. Se prevé que su uso en el futuro cercano será común, pero mientras llega el momento, científicos buscan perfeccionar esta tecnología. Desde que el científico galés Sir William Robert Grove creara la primera celda de combustible, no habían sido más que curiosidades de laboratorio destinadas a usos militares y al programa espacial de la NASA. Los científicos se están acercando a su objetivo de poder producir celdas de combustible prácticas, seguras y de bajo costo, capaces de proveer de energía eléctrica a cualquier aparato, desde teléfonos celulares y computadoras portátiles, hasta vehículos eléctricos.

Ed Wall, jefe del programa del Departamento de Energía de Estados Unidos para el proyecto FreedomCAR, declaró hace unas semanas que las celdas que utilizan hidrógeno como combustible y emiten vapor de agua representan tal vez la mejor oportunidad a largo plazo para crear vehículos que emitan partículas no contaminantes y que no consuman petróleo.

Debido a que producen energía muy limpia y a que ahorran el doble de combustible de los motores convencionales de combustión interna, las celdas de combustible son de gran interés para los fabricantes de autos. De hecho, prácticamente todos los grandes productores automotrices cuentan con un programa de investigación enfocado en las celdas de combustible, y algunos prevén que los autos impulsados por celdas podrían estar disponibles para finales de la década.

Debido a que las celdas convierten el combustible en electricidad de manera directa y continua a través de reacciones electroquímicas, resultan mucho más eficientes que las plantas de electricidad basadas en turbina -entre 40% y 60% más eficientes en comparación con 20% y 30% de una planta tradicional. La mayoría de las celdas de combustible utilizan hidrógeno como energético.

El hidrógeno es dividido en protones y electrones por el catalizador -un componente crítico que acelera la conversión del hidrógeno. Los protones pasan a través de una membrana y se combinan con los electrones del oxígeno para generar electricidad y agua.

Sin embargo, las celdas han tendido a ser voluminosas y demasiado caras y, aunque es posible extraer hidrógeno de la gasolina utilizando catalizadores, el elemento resultante generalmente está contaminado con monóxido de carbono y otros contaminantes que pueden envenenar la celda de combustible.

Un equipo, encabezado por Ravindra Datta, profesor de ingeniería química en el WPI y director del Centro de Celdas de Combustible, ha estado investigando las piezas que utilizan otros energéticos o que pueden convertir localmente combustibles más convencionales, como gas natural o metano, en hidrógeno apropiado para las celdas.

Para fabricar celdas más tolerantes al dióxido de carbono, Datta y el equipo han estado tratando de desarrollar catalizadores de electrodos más resistentes y membranas de intercambio de protones de alto rendimiento, utilizando telas de carbono y Nafion, una película plástica de alta tecnología que conduce los protones, misma que posteriormente se recubre con partículas de platino que actúan como catalizador. Un desafío clave, afirmó Datta, es hacer membranas tan gruesas y resistentes y, por lo tanto, tan durables como sea posible, sin reducir su capacidad para conducir electricidad.

Los investigadores también están fijando su atención en el uso de etanol acuoso, un energético orgánico renovable fabricado a partir de biomasa. El etanol acuoso es menos costoso que el etanol grado combustible, y puede producir un flujo limpio de hidrógeno bajo temperaturas relativamente bajas.

Otro equipo del WPI, encabezado por Yi Hua Ma, ha estado trabajando durante más de una década con el objetivo de superar otro obstáculo para el uso generalizado de celdas de combustible -el alto costo de producir hidrógeno lo suficientemente puro para impulsar las celdas sin envenenar sus catalizadores.

Con el financiamiento de una subvención de Shell Exploration and Production y Shell Hydrogen, por 3 millones de dólares, durante los últimos seis años, Ma, director del Centro para Estudios de Membranas Inorgánicas del WPI, desarrolló la tecnología para producir hidrógeno bastante puro a partir de gas natural.

Su propuesta en materia de producción de hidrógeno implica una membrana ultradelgada de paladio dentro de un reactor. La membrana altamente eficiente únicamente permite el paso del hidrógeno, mientras que el dióxido de carbono de alta presión, el otro producto principal de la reacción, puede ser almacenado o utilizado en otros procesos. El proceso de fabricación de la membrana, que puede ser de hasta 10 micrones, fue patentado por el equipo de Ma a finales de 2001.

Datta y Ma reconocen que las celdas desde hace tiempo han estado "a la vuelta de la esquina" y por lo tanto se muestran cautelosos para pronosticar el momento en el que los automóviles impulsados por hidrógeno serán parte de la vida cotidiana. No obstante, el profesor Datta dijo de manera confidencial que "a la larga, los consumidores utilizarán las celdas de combustible para todo, desde el iPod hasta los automóviles".

Fuente: Eluniversal.com.mx