Investigadora de la UNAM convierte hidrógeno en energía para autos eléctricos

Debido a que el hidrógeno representa 75 por ciento de la masa del universo y forma el 90 por ciento de sus moléculas, ha sido motivo de estudio de innumerables investigaciones en el mundo, algunas de ellas para emplearlo como elemento de combustión de estufas, calentadores, calderas y turbinas.

En México, la investigadora del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Alejandra López Suárez, desarrolló celdas de combustible que pueden convertir el hidrógeno en electricidad para alimentar motores de combustión interna de vehículos eléctricos.

Para lograrlo se lleva a cabo un procedimiento electroquímico controlado en vez de una reacción térmica de combustión de gasolina, por ejemplo, de manera que no produce C02 u otros contaminantes como los clorofluorocarbonos que destruyen la capa de ozono, o de gases que propician el efecto invernadero.

El desarrollo parte del principio de hidruro metálico, generado por una aleación de titanio, aluminio y vanadio, conocida como TiAIV. “Las estructuras cristalinas de estos metales forman una red tridimensional, que al entrar en contacto con los átomos de hidrógeno hacen que éste se dirija a la superficie de la celda, y si se aumenta la temperatura lograrán que se disocie (separe) en átomos que emigrarán a través de intersticios (huecos), que están vacíos y no contienen ningún material.

“Si se le proporciona más energía, los sitios serán insuficientes para almacenar el gas, ocasionando que el metal se transforme en una nueva estructura cristalina, llamada hidruro metálico, el elemento principal para las pilas de combustible”, explica la doctora López Suárez.

La especialista precisa que cualquier metal, en condiciones de temperatura y presión adecuadas, puede absorber hidrógeno porque reacciona fácilmente con este tipo de materiales, ya que tiene una gran movilidad en su comportamiento.

Entonces, si la temperatura y la presión del sistema aumentan, el hidrógeno molecular se rompe en átomos y es fácilmente absorbido por la aleación metálica TiAlV, que ha formado una red de cristales con estructuras que pueden ser cúbicas o hexagonales.

El proceso concluye al liberar el hidrógeno dentro de la celda para que sirva de combustible, es decir, se genera una reacción inversa a la requerida para la formación del hidruro, para así convertir la energía química en eléctrica.

Hasta ahora, la aleación TiAlV sólo se había usado en la fabricación de prótesis ortopédicas y no para almacenar hidrógeno.

Ciclo verde

Si bien el hidrógeno es el gas más abundante en la naturaleza, puede obtenerse fácilmente del agua por medio de electrólisis (que no es costoso) y en cuyo proceso el único residuo es el oxígeno que se direcciona a la atmósfera.

Ahora bien, en el proceso de combustión en la celda se recibe oxígeno del aire, y después por el proceso electroquímico explicado se producirá energía eléctrica que hace funcionar al motor eléctrico, y como subproducto se genera agua a manera de vapor, que puede volver a utilizarse para obtener más hidrógeno y tener un ciclo “verde” completo.

Por otra parte, es importante destacar que las pilas que emplean los autos eléctricos actualmente son más pesadas que las que consumen hidrógeno, y éstas facilitan su movimiento.

Entonces, enfatiza la doctora López Suárez, se trata de un proceso que brinda tres importantes ventajas: primero, emplea una fuente renovable; segundo, las pilas son más livianas que las de los vehículos eléctricos; y tercero, cumple con un ciclo de agua completo.

“Este proceso permite guardar grandes cantidades de hidrógeno y es seguro porque está a temperatura ambiente, como si se tratara de una pila recargable. Su estudio y diseño se realizan en importantes instituciones en nuestro país, como la Universidad Autónoma del Estado de México o el Instituto Politécnico Nacional donde se emplean en prototipos de casas auto-sustentables”.

La fabricación de las pilas de hidrogeno todavía no llama la atención de inversores en México, aun y cuando no resultan más caras que las eléctricas.

“Como combustible, el hidrógeno tiene mucho futuro pero aún hay mucho que investigar, por lo cual debe darse más apoyo a quienes realizan este tipo de labor, tanto en México como en cualquier país”, concluye la doctora López Suárez. INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO / RAÚL SERRANO