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El conocimiento científico crece gracias a la labor de miles de personas que se esfuerzan, hasta el agotamiento, por encontrar respuestas a los enigmas que plantea la Naturaleza. En cada programa un científico conversa con Ángel Rodríguez Lozano y abre para nosotros las puertas de un campo del conocimiento.

Hidrógeno, vector de energía. Hablamos con Antonio F. Antiñolo

Hidrógeno vector de energía - Hablando con Científicos podcast - CienciaEs.com

El combustible de las estrellas.

El hidrógeno es el elemento químico que yace en el origen de todas las cosas. Cuando este universo que nos envuelve comenzó su existencia, apenas una fracción de segundo del Big Bang, los primeros núcleos de hidrógeno (protones) comenzaron a poblarlo. Un único protón y un electrón a su alrededor es el modelo más simple de átomo que podemos imaginar, así es el hidrógeno. Sin embargo, su simpleza es solo aparente porque sin él las estrellas no existirían y al no existir, dado que ellas son las fábricas de los demás elementos químicos, tampoco habría carbono, oxígeno, nitrógeno y el resto de los átomos que, ordenados convenientemente, nos dan la vida.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Como fuente de energía, el hidrógeno es una verdadera joya que se empeñan en dominar los expertos en energía nuclear de fusión. Bajo las endemoniadas condiciones de presión y temperatura que existe en el interior de las estrellas, los núcleos de hidrógeno se unen en un proceso denominado “fusión nuclear” y forman un núcleo mayor, el de un átomo de Helio. El helio es un elemento más pesado que un núcleo de hidrógeno pero tiene menos masa que la suma de los núcleos de hidrógeno iniciales, una diferencia de masa que se convierte en la energía que alimenta el corazón de las estrellas.

Vector de energía.

Las condiciones que tienen lugar en el interior de las estrellas no existen en la Tierra, salvo en los pocos lugares en los que se intenta construir un reactor nuclear de fusión. En nuestro planeta las condiciones de presión y temperatura son mucho más benignas, ideales para el reino de la química, un reino en el que los átomos se combinan unos con otros sin perder su identidad. En estas condiciones ni siquiera existe el hidrógeno en estado puro. El gas de hidrógeno está formado por moléculas de dos átomos ligados químicamente entre sí, una formación que no tarda en desaparecer al combinarse químicamente con otros elementos, especialmente con el oxígeno. El gas hidrógeno es tan liviano que, en el caso que no se combinara con otros elementos, la gravedad terrestre sería incapaz de apresarlo y se perdería en el espacio interplanetario. No obstante, gracias a la facilidad para unirse a otros, sobre la Tierra existe hidrógeno en abundancia formando parte de las moléculas de agua, de los hidrocarburos, del amoniaco y de infinidad de compuestos químicos, entre ellos la mayoría de las que forman los cuerpos de todos los seres vivos.

El hidrógeno cuando se combina con el oxígeno arde desprendiendo energía. Como resultado de la reacción se obtiene agua, un residuo muy tranquilizador para todos los que estamos preocupados por el aumento de contaminantes de efecto invernadero. Por el contrario, si deseamos obtener hidrógeno del agua debemos suministrarle energía para romper la molécula y separarlo del oxígeno. Es así de sencillo. Así pues, apoyándonos en este principio básico, no es posible obtener energía química del agua y, por lo tanto, el motor de agua es un sueño imposible.

Ahora bien, ese juego de intercambio de energía entre la molécula que se rompe y la que se forma puede ser muy útil en una sociedad en la que la disponibilidad de energía es una cuestión de supervivencia. Tal vez no podamos obtener energía directamente del agua pero sí podemos utilizar su ciclo de creación-destrucción de las moléculas y utilizar el hidrógeno como “vector de energía”. El principio es fácil de entender: si disponemos de una fuente que nos proporciona energía que no necesitamos consumir de forma inmediata, la producida por un aerogenerador o una planta fotovoltaica son buenos ejemplos porque dependen de la presencia de viento o sol y su producción muchas veces no coinciden con los picos de demanda en el consumo, en ese caso podemos emplear la energía sobrante para descomponer el agua y obtener hidrógeno, un combustible que puede ser almacenado para su uso posterior. Así la energía sobrante se guarda para el futuro.

El hidrógeno no solamente se obtiene del agua, también se obtiene de los hidrocarburos, de hecho la mayor producción mundial tiene su base en estos compuestos. Una molécula de metano, por poner el ejemplo más simple de hidrocarburo, contiene un átomo de carbono ligado a cuatro átomos de hidrógeno, una molécula de etano tiene 2 carbonos y 6 hidrógenos y así podríamos enumerar un buen número de compuestos que, como los que forman el gas natural, el petróleo o el carbón, proceden de la transformación de materia orgánica. El alto contenido de hidrógeno hace del gas natural y de otros compuestos orgánicos una fuente importante este elemento, aunque en este caso, el proceso no es tan limpio como sería deseable.

Los retos que plantea el uso del hidrógeno han sido el tema desarrollado durante el curso de verano de la UCLM que ha llevado por título: “El hidrógeno: producción, transporte y aplicaciones”, dirigido por nuestro invitado de hoy: Antonio F. Antiñolo García, Catedrático de Química Inorgánica en la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas de la Universidad de Castilla La Mancha.

Durante la celebración del curso, expertos en los distintos campos relacionados con la investigación y la industria del hidrógeno se han esforzado en fomentar el conocimiento de las tecnologías ligadas al hidrógeno y dar a conocer su aplicación en el terreno industrial y comercial. La obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos, la producción electrolítica de hidrógeno y el uso de la energía solar y eólica, el almacenamiento del hidrógeno y su uso en microrredes eléctricas son algunos de los temas tratados durante el curso.

Les invitamos a escuchar a Antonio F. Antiñolo García.

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