Puede que nunca hayas intentando aprender la tabla periódica, o puede que tuvieras nociones pero no creyeras que el futuro del hidrógeno pudiera estar tan condicionado por algo que sabías. Pero lo cierto es que el hidrógeno es muy difícil de almacenar y transportar por algo muy sencillo que todos podemos entender, y que es probable que ya supiéramos.
El hidrógeno y la tabla periódica
Con que solo hayas echado un vistazo alguna vez a una tabla periódica, seguro que te ha llamado la atención que los elementos estén organizados por filas y columnas. Están organizados así porque tienen cosas en común entre sí. Pero hay un elemento, el primero, que destaca sobre todos los demás, el hidrógeno. Si alguna vez te ha llamado la atención que hubiera un elemento marginado, ya entiendes por qué es tan difícil de transportar y almacenar.
Es el elemento más ligero, el que más se combina con otros elementos para formar otros distintos, y el elemento químico más abundante del universo, formando el 75% de la materia visible. Todo esto hace que transportar hidrógeno y almacenarlo sea una tarea casi imposible.
Cómo almacenar hidrógeno si va a combinarse con el material del recipiente
El hidrógeno forma compuestos con la mayoría de los elementos. Tal es así que en la Tierra resulta imposible encontrar hidrógeno elemental de forma natural, pues solo está presente en combinación con otros elementos. Si estás tratando de pensar en un compuesto del hidrógeno, no hace falta ir muy lejos, pues el agua es H2O.
Es precisamente su facilidad para formar compuestos con otros elementos en vez de a conservarse como hidrógeno puro la que hace que sea difícil de almacenar. Si se encierra hidrógeno dentro de un recipiente metálico, al cabo de un tiempo el recipiente prácticamente se habrá deshecho porque el hidrógeno se habrá combinado con el metal y habrá formado otro compuesto.
Esto lleva a que para almacenarlo sea necesario utilizar compuestos plásticos. Pero entonces llega el siguiente problema.
El hidrógeno se escapa
Toda la materia está formada por átomos. Y la realidad es que los átomos de hidrógeno son los más ligeros. Además, la densidad del hidrógeno es bajísima. Eso hace que cualquier recipiente de cualquier tipo sea para el hidrógeno como una valla metálica en miniatura, llena de espacios que pueden atravesarse.
Contener el hidrógeno no es nada fácil. Prueba de ello es que si se intenta almacenar a temperatura y presión ambientales, este desaparce como si hubiéramos dejado el grifo abierto.
Por eso una de las opciones es someter el hidrógeno a presión. De esta forma, se consigue que una cantidad determinada de hidrógeno ocupe menos espacio, aunque el mismo peso. Es más denso, y hay más partículas por cada fracción de espacio. Por tanto, es más difícil que escapen, porque ya no «caben» por la valla. El problema es que someter a presión el hidrógeno es costoso y se necesita una máquina especial. En España hay unos pioneros en la compresión del hidrógeno, pero es algo que todavía tiene que desarrollarse más en profundidad.
¿Y el hidrógeno líquido?
Por definición, la forma líquida de un elemento es más densa que la forma gaseosa. Y sí, licuar el hidrógeno es una buena idea. De hecho, el hidrógeno líquido ocupa 700 veces menos volumen que el hidrógeno a temperatura ambiente y presión atmosférica.
El problema es que, al igual que para solidificar el agua tienes que meterla en el congelador, para licuar el hidrógeno es necesario enfriarlo, y no vale con el congelador.
Concretamente debe ser reducido a unos 253 grados bajo cero. ¿Qué se necesita para ello? Energía. Es necesario un 40% de la capacidad energética del hidrógeno para bajar la temperatura del hidrógeno. Por tanto, perdemos eficiencia.
Pero si además no lo aislamos bien, perderemos la temperatura con mucha facilidad. Aun así, plantea una ventaja. En poco espacio es posible acumular mucha más energía que si estuviera en estado gaseoso. Es por eso que las naves espaciales suelen llevar hidrógeno líquido.
El hidrógeno líquido y el hidrógeno a presión son los dos formatos más comunes en los que podemos encontrar hidrógeno a nuestra disposición, por ejemplo, para un vehículo con un motor adecuado, como los coches eléctricos con pila de combustible.
Entonces, ¿cómo se transporta y almacena el hidrógeno?
Como hemos visto, almacenar y transportar hidrógeno no es fácil. No solo es que sea caro, es que la eficiencia de estos procesos hace que no tenga sentido apostar por el hidrógeno como fuente de energía si parte de esa energía la gastamos en almacenarlo. ¿Qué opciones hay para el hidrógeno? Almacenarlo en forma de otros compuestos.
Ya hemos dicho que el agua está formado por hidrógeno y oxígeno: H2O. Por medio de electrólisis se pueden separar y obtener hidrógeno por separado. Cuando hablamos de electrólisis hablamos prácticamente de electrocutar el agua para que se descomponga.
De esta forma, el agua se convierte en una forma perfecta de almacenar el hidrógeno. El gran problema es que la electrólisis requiere de energía eléctrica.
La solución del amoniaco y otros compuestos
Una de las soluciones más prometedoras para el almacenamiento y transporte de hidrógeno es el amoniaco, aunque no es el único compuesto. Y es que el amoniaco no sirve solo para limpiar.
El amoniaco está compuesto por un átomo de nitrógeno y tres átomos de hidrógeno. Y lo mejor es que es estable en condiciones ambientales. Así, se puede transportar amoniaco y almacenarlo de forma muy sencilla. Solo hay que descomponerlo cuando se necesite el hidrógeno. «Solo». Algo similar se está probando con otros compuestos que son una forma de «pilas» de hidrógeno.
Aun así hace falta energía para descomponer el amoniaco. Concretamente, alcanzar una temperatura de unos 400 grados. No obstante, se está avanzando mucho para encontrar formas de descomponer el amoniaco con menos energía, combinando unas nanoestructuras de hierro y cobre con luz LED de una longitud de onda concreta. Esta luz tiene el mismo efecto que someter a alta temperatura el amoniaco.
No obstante, esta y otras técnicas se encuentran todavía en una fase experimental. De momento la realidad del hidrógeno es que todavía es difícil de almacenar y transportar, y eso hace sea menos eficiente que el gas natural, o los derivados del petróleo, como fuente de energía. Al menos, en este momento. Y eso dificulta que se convierta ahora mismo en un relevo real para estas fuentes de energía.
