Porque el hidrógeno es un combustible terrible.
Para comprender por qué el hidrógeno es tan poco atractivo como combustible, debe pensar en todas las cosas que constituyen una opción decente para el combustible. El hidrógeno tiene exactamente una ventaja:
- Quema limpio.
Dado que la combustión (u oxidación en las celdas de combustible) de hidrógeno produce solo agua, el producto de la combustión es completamente no tóxico y no es peligroso para el medio ambiente. Pero ahí es donde terminan los beneficios del hidrógeno.
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Hay esencialmente dos clases de aplicaciones para hidrógeno móvil y estacionaria. Algunas de las ventajas y desventajas de ambos son comunes, pero lo primero que debe hacer al usar un combustible es llevarlo a donde va. Tiene un par de opciones: sólido, líquido o gaseoso. Los combustibles sólidos son fáciles de transportar, pero invariablemente, cualquier cosa que tenga una densidad de energía significativa necesita ser contenida, y los sólidos son extremadamente difíciles de transportar desde un contenedor cerrado a un motor o máquina que convertirá su masa en energía. Los combustibles gaseosos se encuentran en el extremo opuesto del espectro: se transportan fácilmente, pero con mucha frecuencia no son muy densos y se necesita un gran volumen a temperatura y presión normales para alimentar una máquina durante un período de tiempo significativo. En un mundo ideal, una buena fuente de energía es un líquido: tiene una densidad de energía que a menudo es directamente comparable a la de los sólidos, y sin embargo, puede fluir a través de tuberías a donde sea necesario. Esta es la razón por la cual la mayoría de los gases no se usan a presión normal: están muy comprimidos, a menudo hasta el punto de condensarse en líquidos.
Ahora, hablemos del hidrógeno. A temperatura y presión ambiente, es un combustible extremadamente liviano. Tan ligero, de hecho, que podría usarse como gas de elevación para dirigibles. ¿Recuerda esto?
imagen: Archivo: Hindenburg disaster.jpg
Este es uno de los mayores problemas con el uso de hidrógeno sin comprimir, como se detalla en el artículo sobre seguridad del hidrógeno: Wikipedia, los límites inferior y superior de inflamabilidad para el hidrógeno en el aire están entre 4% y 75%. Es inodoro e insípido, por lo que una pequeña fuga puede alcanzar fácilmente niveles peligrosos. No solo esto, sino que entre aproximadamente el 20% y el 60% detonará, causando una onda de choque peligrosa que puede exceder la velocidad del sonido.
En segundo lugar, hay problemas tremendos relacionados con la compresión de hidrógeno. El oxígeno se condensará en hidrógeno líquido, formando líquidos altamente explosivos. Las moléculas de hidrógeno comprimido tienen una tremenda energía almacenada, porque el grado de compresión para convertirlo en un combustible transportable viable también almacena energía adicional más allá de su inflamabilidad.
Tercero, las moléculas de hidrógeno son más pequeñas que cualquier otra sustancia en la tierra, excepto el helio. Cuando piensa en un globo de helio, el helio en ese globo no tarda mucho en difundirse incluso en un globo de mylar sellado al calor, y en un día o dos, el globo pierde su elevación. Pero la difusión de hidrógeno a través de las paredes de los contenedores sellados es aún más insidiosa, porque el hidrógeno (a diferencia del helio) es altamente reactivo, y cuando se abre paso dentro de los metales, causa un fenómeno llamado fragilidad de hidrógeno. Incluso crear accidentalmente hidrógeno durante la producción de objetos metálicos puede significar un desastre para la resistencia y durabilidad de esos objetos metálicos; esto es aún más importante cuando intenta almacenar o transportar hidrógeno a una distancia significativa.
La mejor manera de entender por qué podríamos no usar hidrógeno como combustible de trabajo se resume en las respuestas a otras preguntas como “¿Por qué no usamos hidrógeno en lugar de propano?”
Cuando se compara el hidrógeno con otro gas, como el propano, de inmediato se ve que el dólar por dólar en costos de compresión, el propano gana porque una cantidad igual de dólares comprimirá el propano a un líquido a temperatura ambiente (volviendo a nuestras propiedades ideales) a una densidad bastante alta, en comparación con el hidrógeno, que es extremadamente difícil de comprimir. El propano no se escapará constantemente en la medida en que lo hace el hidrógeno: si coloca un recipiente de propano en el estante, seguirá siendo utilizable un año después, mientras que el tanque de hidrógeno podría perder la mayor parte de su gas durante ese período.
Además, el hidrógeno filtrado en sí mismo causa muchos de los efectos observados en otros gases de efecto invernadero: por lo tanto, si bien la combustión de hidrógeno no produce gases de efecto invernadero, si el hidrógeno se adoptara como combustible, probablemente habría un impacto significativo en el clima, y porque es difícil de detectar (recuerde, podemos verlo, olerlo o probarlo) es un contribuyente silencioso.
Bien, ¿eso significa que el hidrógeno no es útil como combustible? NO.
El hidrógeno como gas o como líquido es un combustible terrible. Pero, en muchos casos, hay situaciones en las que se puede generar hidrógeno: en el caso del hidruro de magnesio, almacenar el hidrógeno como otro compuesto; o adherido a la superficie de un metal como el platino, o alguna otra solución, como zeolitas de sílice o partículas de carbono.
El hidrógeno también se puede producir como un intermediario: cuando se usa metanol en celdas de combustible, por ejemplo, la reacción neta involucrada es análoga a la combustión, pero ocurre electroquímicamente.
