Cómo conseguir hidrógeno del aire

Los Toyota Mirai de hidrógeno desembarcaron en Europa hace meses, pero a España tardarán en llegar, ¡no hay dónde repostarlos!

Con el modelo energético mayoritario, el del petróleo, la energía se extrae de yacimientos donde se ha generado el oro negro a partir de la descomposición de materia orgánica durante millones de años. Dicho con menos palabras: el petróleo solo se saca de donde está, si se ha encontrado, y no se generará más hasta dentro de demasiado tiempo.

En el futuro inmediato -y parte del presente- las fuentes energéticas se están diversificando: los vehículos automóviles se pueden mover con gas, con electricidad, combustibles sintéticos... y con hidrógeno. Este último combustible tiene un problema -entre otros-, que no está en ninguna parte libre, siempre hay que sacarlo de algún lugar donde ya se ha combinado químicamente.

El lugar más obvio del que sacar el hidrógeno es el agua, pues la molécula de agua (H2O) contiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, y si hay algo que sobra a patadas en el planeta es agua. Problemas: sacar el hidrógeno del agua no es gratis, y tampoco vale cualquier agua, debería ser pura -o purificarla, que es también costoso-.

Toyota se apunta al carro de los fabricantes que buscan la producción sostenible de combustibles alternativos para sus vehículos. En otros artículos hemos visto cómo Audi está trabajando en gasolina y gasóleo sintéticos, como Ford. A esto se le conoce como power to liquid (PTL), es decir, convertir electricidad en algún tipo de combustible con más elementos a ser posible renovables.

En colaboración con DIFFER, el Instituto holandés de investigación energética fundamental, Toyota trabaja en un proyecto para obtener hidrógeno a partir del aire, que contiene cierta cantidad de agua en estado gaseoso (vapor). La teoría es simple en su planteamiento: electricidad + aire = hidrógeno.

Es como una hidrólisis en estado gaseoso, se evitan problemas con esta solución: es posible conseguir hidrógeno sin fácil acceso a agua purificada, no se forman burbujas y se eliminan los costes de depuración. Como toda solución, también tiene sus inconvenientes. Uno de ellos es la captación de energía solar.

DIFFER y Toyota Motor Europe han desarrollado un prototipo de célula fotoelectroquímica de estado sólido, que obtiene hidrógeno a partir del aire con un rendimiento del 70% comparado con la obtención desde el agua. Solo necesita energía solar y aire común, nada más.

El sistema se descompone en unas membranas de electrolitos poliméricos, unos fotoelectrodos porosos y unos materiales que sacan el agua del aire. Sin embargo, en la fase actual del proyecto solo se capta la componente ultravioleta de la luz solar, es decir, fuera del espectro visible por el hombre y poco intensiva en energía (no llega al 5% de la radiación solar).

Esto significa que en la siguiente fase debe captarse un mayor espectro lumínico, y por tanto, más energía. Otro problema es el de la escala, hablamos de células de un centímetro cuadrado, y deberían crecer bastante: metros cuadrados. De esa forma ya se podría empezar a hablar de producción a media y gran escala, y que todo esto tenga sentido.

Un vehículo de pila de combustible genera su propia energía a bordo, combina el hidrógeno almacenado en tanques a presión con oxígeno del aire, dando lugar a electricidad y a vapor de agua

El hidrógeno tiene una gran desventaja frente a la electricidad: la conversión es menos eficiente, por lo que recorrer 100 kilómetros con hidrógeno puede costar el cuádruple en energía que almacenar en baterías esa energía directamente. Como la energía que se puede gastar no es infinita, la electricidad tiene -digamos- preferencia.

A Toyota como fabricante le interesa -y mucho- que su tecnología de pila de combustible de hidrógeno tenga viabilidad, y eso implica que pueda haber algún día hidrógeno en grandes cantidades y con bajo coste de producción. En principio la energía solar es "infinita", y si esta tecnología madura, la producción de hidrógeno no será ningún problema.

Es más, en la visión de estos investigadores está incluso la generación casera de hidrógeno, usando simplemente la energía solar, y no tener que acudir a las hidrogeneras por sistema para repostar, de la misma forma que los eléctricos se pueden cargar en casa y, cuando hace falta, en otros lugares.