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

El previsible agotamiento de las fuentes f¨®siles de energ¨ªa, esencialmente el petr¨®leo, y la contaminaci¨®n que su combusti¨®n produce, han convertido al hidr¨®geno en el protagonista principal de la energ¨ªa del futuro. Las pilas o c¨¦lulas de combustible son sistemas en los que se combina el hidr¨®geno con ox¨ªgeno para producir una corriente el¨¦ctrica. Son mucho m¨¢s eficientes (pr¨¢cticamente el doble) que los motores de combusti¨®n actuales, que consumen derivados del petr¨®leo; su combustible, el hidr¨®geno, tiene unos recursos ilimitados, y el ¨²nico residuo que producen es vapor de agua, pero existen a¨²n numerosas dificultades para su implantaci¨®n plena.

Por otra parte, la proliferaci¨®n de aparatos electr¨®nicos transportables, como tel¨¦fonos m¨®viles, agendas y ordenadores port¨¢tiles, ha sido posible gracias al desarrollo de bater¨ªas recargables cada vez m¨¢s peque?as y de crecientes prestaciones, pero lejos todav¨ªa de las demandas de los consumidores. En ambos casos, las tecnolog¨ªas est¨¢n 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 duraci¨®n de los actuales. Estas cuestiones se abordaron la semana pasada en el simposio Materiales para la energ¨ªa: bater¨ªas y c¨¦lulas de combustible, organizado en Madrid por la Fundaci¨®n Areces.

Una pila de combustible es un mecanismo con dos partes separadas por una barrera, una con hidr¨®geno y otra con ox¨ªgeno. Los ¨¢tomos de hidr¨®geno 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 ox¨ªgeno. Los electrones cierran un circuito el¨¦ctrico regresando al otro electrodo donde se unen al ox¨ªgeno y el hidr¨®geno para formar mol¨¦culas neutras de agua. Es una especie de combusti¨®n sin llama de alta eficiencia energ¨¦tica que genera una corriente que alimenta un motor el¨¦ctrico.

Madrid ser¨¢ la primera ciudad europea en estrenar un autob¨²s movido por una pila de combustible de hidr¨®geno. Ser¨¢ a principios de 2003, y le seguir¨¢n otras ocho ciudades, entre ellas Barcelona, en el programa de la Comisi¨®n Europea CUTE (Clean Urban Transport for Europe). Por otra parte, empresas automovil¨ªsticas como Ford, BMW, Honda o Daimler-Chrysler, disponen ya de prototipos de veh¨ªculos movidos mediante estas pilas. Seg¨²n Loyola de Palacio, comisaria europea de Transporte y Energ¨ªa, se pretende que en 2020 el 20% de los autom¨®viles europeos usen esta tecnolog¨ªa.

Lo que no est¨¢ 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. Seg¨²n Miguel ?ngel Alario, catedr¨¢tico de Qu¨ªmica Inorg¨¢nica y coordinador del encuentro, experimentalmente los problemas est¨¢n resueltos, como prueba el que haya prototipos, e incluso autobuses funcionando ya en Canad¨¢, pero 'no est¨¢n resueltos para un uso general, a la manera en que est¨¢n resueltos en el motor de explosi¨®n actual. No puedes fabricar 30 millones de coches as¨ª porque no hay suficientes reservas de platino, y mucho menos como para suplantar los cientos de millones de coches del parque automovil¨ªstico mundial'.

El platino no es el ¨²nico obst¨¢culo. Los materiales usados en muchas partes del proceso, como electrodos y conductores i¨®nicos, siguen presentando pegas, especialmente de duraci¨®n. A ello se a?aden los problemas de fabricaci¨®n y de gesti¨®n del hidr¨®geno.

Por un lado, para fabricar este elemento es necesario emplear gran cantidad de energ¨ªa, por otro, el hidr¨®geno es muy inflamable y explosivo, lo que exige sistemas de seguridad especiales tanto en su almacenamiento como en su transporte. Una opci¨®n es utilizar metanol, un derivado del gas natural muy rico en hidr¨®geno, que ofrece mayor seguridad y la ventaja de que el suministro ser¨ªa similar al de la gasolina actual, y los inconvenientes de que habr¨ªa que dotar al veh¨ªculo de un sistema de extracci¨®n del hidr¨®geno y que producir¨ªa peque?as emisiones de CO2.

En las bater¨ªas de equipos electr¨®nicos port¨¢tiles tambi¨¦n se trata de conseguir materiales conductores de iones que ofrezcan mayor duraci¨®n y mejores prestaciones. John B. Goodeough (Instituto de Materiales de la Universidad de Tejas en Austin) fue el descubridor de los sistemas de bater¨ªas recargables que usan litio. 'El desaf¨ªo principal es aumentar la capacidad de duraci¨®n y la energ¨ªa que suministran, y que el periodo de recarga no sobrepase el actual', dice.

Goodenough recuerda que los avances en este campo durante los ¨²ltimos diez o doce a?os, han sido espectaculares. 'No va a haber progresos tan llamativos en un futuro inmediato', comenta, 'pero creo que podremos aumentar la capacidad de las bater¨ªas actuales m¨¢s eficientes, las de litio-cobalto, hasta duplicar su duraci¨®n'.

Uno de los avances de los que se ha hablado en el simposio son las nuevas bater¨ªas de fosfato de litio y hierro. 'Creo que reemplazar¨¢n muy pronto a las de litio-cobalto, porque duran m¨¢s, son m¨¢s baratas de producir y sobre todo son m¨¢s respetuosas con el medio ambiente. El cobalto es caro y t¨®xico, y creo que los materiales que se vayan a utilizar en el futuro deber¨¢n ser todos ambientalmente inocuos', dice Goodenough.