Pilas de combustible: Energía sin humos

Esquema de funcionamiento del sistema de pilas de combustible, según el proyecto de Iberdrola.

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 dispositivosLas 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

Claramente, las pilas de combustible requieren esfuerzos multidisciplinares. En este sentido cabe destacar la reciente formación en nuestro páis de una red de pilas de combustible (de momento en el ámbito del CSIC) integrada por diversos equipos de investigación activos en el tema, que reúne a especialistas de muy diversas disciplinas y cuyos objetivos incluyen fomentar la colaboración y favorecer la integración de objetivos.

Finalmente, Y a propósito del combustible, no debemos olvidar que ni el hidrógeno ni los otros combustibles mencionados crecen en los árboles (aunque, bien pensado, se podrían generar a partir de biomasa). El hidrógeno no es un combustible que exista como tal en la naturaleza. No obstante, se puede obtener fácilmente a partir del agua, eso sí, con un aporte de energía externo (energía eléctrica o solar). El hidrógeno es por tanto un combustible de los que llamamos "secundarios", un vector energético, y como tal, será tan verde o ecológico como la energía que se haya empleado en generarlo. En otras palabras, el hidrógeno generado con electricidad de una central térmica podría servir para reducir la contaminación local en áreas urbanas pero no para reducir la contaminación global. Tampoco se podría considerar como parte de un proceso energético eficaz. Las pilas de combustible serán por tanto piezas clave pero integradas en un nuevo esquema energético que debe incluir además generación a partir de energías renovables en una sociedad que debe ir controlando, por su propio bien, su adicción al petróleo y otros combustibles fósiles.