Perspectivas y pegas de las pilas de combustible y de las nuevas baterias

El previsible agotamiento de las fuentes fósiles de energía, esencialmente el petróleo, y la contaminación que su combustión produce, han convertido al hidrógeno en el protagonista principal de la energía del futuro. Las pilas o células de combustible son sistemas en los que se combina el hidrógeno con oxígeno para producir una corriente eléctrica. Son mucho más eficientes (prácticamente el doble) que los motores de combustión actuales, que consumen derivados del petróleo; su combustible, el hidrógeno, tiene unos recursos ilimitados, y el único residuo que producen es vapor de agua, pero existen aún numerosas dificultades para su implantación plena.

Por otra parte, la proliferación de aparatos electrónicos transportables, como teléfonos móviles, agendas y ordenadores portátiles, ha sido posible gracias al desarrollo de baterías recargables cada vez más pequeñas y de crecientes prestaciones, pero lejos todavía de las demandas de los consumidores. En ambos casos, las tecnologías están bastante desarrolladas, y el problema al que se en-frentan los investigadores es el desarrollo de nuevos materiales capaces de mejorar las cualidades y la duración de los actuales. Estas cuestiones se abordaron la semana pasada en el simposio Materiales para la energía: baterías y células de combustible, organizado en Madrid por la Fundación Areces.

Una pila de combustible es un mecanismo con dos partes separadas por una barrera, una con hidrógeno y otra con oxígeno. Los átomos de hidrógeno se ionizan, de manera que se separan los electrones, que son conducidos hacia un electrodo, de los protones, que atraviesan la barrera para encontrarse con el oxígeno. Los electrones cierran un circuito eléctrico regresando al otro electrodo donde se unen al oxígeno y el hidrógeno para formar moléculas neutras de agua. Es una especie de combustión sin llama de alta eficiencia energética que genera una corriente que alimenta un motor eléctrico.

Madrid será la primera ciudad europea en estrenar un autobús movido por una pila de combustible de hidrógeno. Será a principios de 2003, y le seguirán otras ocho ciudades, entre ellas Barcelona, en el programa de la Comisión Europea CUTE (Clean Urban Transport for Europe). Por otra parte, empresas automovilísticas como Ford, BMW, Honda o Daimler-Chrysler, disponen ya de prototipos de vehículos movidos mediante estas pilas. Según Loyola de Palacio, comisaria europea de Transporte y Energía, se pretende que en 2020 el 20% de los automóviles europeos usen esta tecnología.

Lo que no está claro es que este objetivo se cumpla si no se salvan las actuales dificultades. En el simposio se han puesto de manifiesto algunas de ellas. Según Miguel Ángel Alario, catedrático de Química Inorgánica y coordinador del encuentro, experimentalmente los problemas están resueltos, como prueba el que haya prototipos, e incluso autobuses funcionando ya en Canadá, pero 'no están resueltos para un uso general, a la manera en que están resueltos en el motor de explosión actual. No puedes fabricar 30 millones de coches así porque no hay suficientes reservas de platino, y mucho menos como para suplantar los cientos de millones de coches del parque automovilístico mundial'.

El platino no es el único obstáculo. Los materiales usados en muchas partes del proceso, como electrodos y conductores iónicos, siguen presentando pegas, especialmente de duración. A ello se añaden los problemas de fabricación y de gestión del hidrógeno.

Por un lado, para fabricar este elemento es necesario emplear gran cantidad de energía, por otro, el hidrógeno es muy inflamable y explosivo, lo que exige sistemas de seguridad especiales tanto en su almacenamiento como en su transporte. Una opción es utilizar metanol, un derivado del gas natural muy rico en hidrógeno, que ofrece mayor seguridad y la ventaja de que el suministro sería similar al de la gasolina actual, y los inconvenientes de que habría que dotar al vehículo de un sistema de extracción del hidrógeno y que produciría pequeñas emisiones de CO2.

En las baterías de equipos electrónicos portátiles también se trata de conseguir materiales conductores de iones que ofrezcan mayor duración y mejores prestaciones. John B. Goodeough (Instituto de Materiales de la Universidad de Tejas en Austin) fue el descubridor de los sistemas de baterías recargables que usan litio. 'El desafío principal es aumentar la capacidad de duración y la energía que suministran, y que el periodo de recarga no sobrepase el actual', dice.

Goodenough recuerda que los avances en este campo durante los últimos diez o doce años, han sido espectaculares. 'No va a haber progresos tan llamativos en un futuro inmediato', comenta, 'pero creo que podremos aumentar la capacidad de las baterías actuales más eficientes, las de litio-cobalto, hasta duplicar su duración'.

Uno de los avances de los que se ha hablado en el simposio son las nuevas baterías de fosfato de litio y hierro. 'Creo que reemplazarán muy pronto a las de litio-cobalto, porque duran más, son más baratas de producir y sobre todo son más respetuosas con el medio ambiente. El cobalto es caro y tóxico, y creo que los materiales que se vayan a utilizar en el futuro deberán ser todos ambientalmente inocuos', dice Goodenough.