El futuro pasa por las pilas de combustible

Las pilas de combustible se conocen desde finales del siglo diecinueve, pero  ha sido durante los últimos cincuenta años, con el desarrollo de nuevos materiales, cuando han sido estudiadas en profundidad y han ido evolucionando hasta niveles comerciales. En el momento presente la mayor atención se deposita en las pilas de combustible de baja temperatura, denominadas PEMFC, ya que emplean como electrolito una membrana polimérica, o PEFC, debido a que su función es la transferencia protónica desde el ánodo hacia el cátodo de los iones H+ que se generan por la oxidación del hidrógeno, para que allí reaccionen con el oxígeno, formando agua, único subproducto de la reacción electroquímica.

El incesante incremento de los precios de los combustibles convencionales, junto con los avances y el desarrollo de la tecnología han propiciado que estos dispositivos se vean actualmente como una alternativa a los combustibles fósiles. Entre las muchas aplicaciones estudiadas para estos dispositivos, destacan dos campos diferentes, como son la automoción y la generación estacionaria, debido a que copan una gran parte de los estudios para su uso experimental.

El desarrollo de las PEMFC está permitiendo a casi todos los fabricantes de automóviles la utilización de estas pilas de combustible, alimentadas con hidrógeno, como sistema impulsor de alguno de sus vehículos. A diario se pueden encontrar noticias sobre los desarrollos alcanzados por General Motors, Honda, Ford, Nissan, etc., en los que anuncian sus nuevos modelos que utilizan como motor una pila de combustible alimentada por hidrógeno. Algunos modelos se anuncian a nivel conceptual, mientras que hay otros de los que se han llegado a fabricar unos pocos de cientos de unidades.

Por otro lado, la generación estacionaria contempla las aplicaciones de estas pilas de combustible en instalaciones fijas cuyo objetivo es generar de manera continua energía eléctrica a partir de hidrógeno generado “in situ”. Este hidrógeno se puede producir vía reformado de otros combustibles (gas natural, biocombustibles, etc.), o a partir de fuentes renovables de energía, como pueden ser la eólica o la fotovoltaica mediante electrolizadores integrados. Existen en España varios proyectos de barrios, por ejemplo en Chinchilla de Albacete, en Toledo, o en Madrid (el ecobarrio de San Francisco Javier y Nuestra Señora de los Ángeles), en los que se contempla que la mayor parte posible de la energía consumida provenga de fuentes limpias. En este último proyecto las pilas de combustible se alimentarán con el hidrógeno obtenido por reformado del gas natural generado por biometanación de los gases de vertedero.

La tecnología de las pilas de combustible es, por el momento, pre-comercial. Esto significa que, aunque es posible su utilización con rendimientos competitivos, para su implantación final son todavía necesarias varias etapas de desarrollo, fundamentalmente dirigidas a la fabricación en serie y a la comercialización de los equipos y a la distribución de los combustibles necesarios para su funcionamiento.
Respecto de los automóviles, el principal problema que se encuentra es la ausencia de “hidrogeneras” donde los vehículos recarguen sus depósitos con el hidrógeno necesario para alimentar la pila de combustible, también sería necesaria la puesta al día de las redes de concesionarios de todo lo relacionado con la tecnología de estos equipos. El desarrollo de toda esta industria auxiliar que acompaña a las pilas de combustible, basada en la utilización del hidrógeno como vector energético, avanza lentamente para complementar su desarrollo y determina la velocidad de penetración entre el público general de estos equipos.

En el caso de las plantas dedicadas a la generación estacionaria es la fabricación en serie de las pilas de combustible la que retrasa su implantación. Para alcanzar precios de instalación competitivos es necesario alcanzar la fabricación en serie de los elementos, pero para ello es necesaria la posibilidad de salida de las pilas de combustible fabricadas. El círculo vicioso que se muerde la cola está evolucionando y lo seguirá haciendo  hasta alcanzar unos precios competitivos que permitan su implantación definitiva.

A nivel de investigación, tanto a nivel nacional, como internacional, se manifiesta un interés creciente en las pilas de combustible de electrolito polimérico junto a otros tipos de pilas de combustible, que se refleja en su inclusión como tema preferente en todas las convocatorias de ayudas a proyectos de investigación.

A nivel básico, la investigación se dirige fundamentalmente al desarrollo de nuevos catalizadores con menor contenido en metales nobles, sustituyendo el platino empleado normalmente por aleaciones conteniendo además del platino, otros metales menos nobles como el níquel, cobre o cobalto, pero que a su vez mejoren sus prestaciones y al desarrollo de membranas que permitan elevar la temperatura de operación de los 50 – 80 °C actuales a 150 – 200 °C, que mejoren el rendimiento de las reacciones electroquímicas de la pila de combustible. A nivel estacionario los balances de planta, la integración del acondicionamiento del combustible y el aprovechamiento de las prestaciones de las pilas de combustible centran los estudios que se están llevando a cabo en los distintos centros de investigación.

Como conclusión, las pilas de combustible se están abriendo una pequeña parcela dentro de distintos campos de aplicación y, si la economía del hidrógeno lo permite y las bonificaciones oficiales impulsan la tecnología, parece que en unos pocos años será normal la utilización de coches movidos por una pila de combustible o que la energía eléctrica de nuestras viviendas sea generada por series de pilas de combustible.