Por qué el H2 es el combustible del futuro

El hidrogeno resulta ser una excelente alternativa a los combustibles fosiles, reduciendo las emisiones de CO 2 a la atmosfera,  las cuales son responsable del efecto invernadero y por consiguiente el calentamiento global [1]. El hidrogeno como elemento es abundante en nuestro planeta y su combustion en presencia de O 2 produce agua y calor. Se puede obtener en forma limpia a traves de la electrolisis del agua, para lo cual se emplean dos electrodos conectados a una fuente de alimentacion electrica de corriente continua, sumergidos en una disolucion electrolitica. Alli ocurre la siguiente reaccion de redox: Esta reaccion es termodinamicamente desfavorable con un , por lo cual es necesario aplicar una fuerza impulsora para que la reaccion tenga lugar. La cinetica de la reaccion es tambien una limitacion importante, para lo cual los electrodos deben catalizar adecuadamente todas las etapas involucradas. Como fuerza impulsora se emplea la corriente electrica, la cual idealmente deberia provenir de una fuente limpia de produccion como solar, eolica, hidroelectrica, para ser consistentes con el proposito ambiental que se persigue. El consumo de combustible de los autos que se venden en Argentina es variado, pero podemos tomar como ejemplo el Fiat Punto 1.4 naftero con motor de combustion interna (MCI). Este auto recorre 100 Km en ruta con 9,60 litros y en ciudad con 10,80 litros,  dispone de un tanque con capacidad para 48 litros lo que le da una autonomia de 500 Km en ruta y 444 Km en ciudad [3]. Los motores de combustion interna (MCI) son ineficientes, ya que en la transformacion de la energia quimica a mecanica se quema el combustible en el cilindro (camara de combustion) y solo el 25% se emplea para mover el motor mientras que el resto se disipa como calor. Actualmente, hay marcas que desarrollaron autos con celda de combustible (FC, de Fuel Cells en ingles), esta nueva tecnologia poseen una mayor eficacia, del 60-75% en el uso de combustibles, ya que esta tecnologia no estan limitada por el ciclo de Carnot. Esto resulta sumamente importante a la hora de pensar en autos propulsados por H 2 ya que reduce los requerimientos de almacenamiento de combustible. Es asi que para una autonomia de 500 Km, un auto de tamano medio, requiere 8 Kg de H 2 si posee un motor MCI, o 4 kg si tiene un motor FC, para la misma autonomia. Actualmente, Hyundai presento el Tucson FC  que tiene una autonomia de 426 Km, el cual almacena H 2 a alta presion dentro de un cilindro (300 – 700 bar), con un llenado de 10 min [4]. Despues de la catastrofe del dirigible aleman Hindenburg en 1937 (aun cuando los origenes del accidente no esten del todo aclarados) resulta inquietante pensar en transportar en el auto un cilindro cargado con hidrogeno a alta presion. Una opcion mas segura, consiste en almacenar el gas en estado solido, para lo cual el tanque seria un recipiente cerrado, relleno con un material absorbente, que permita numerosos ciclos de adsorcion/desorcion de H 2 . El Departamento de Energia de Estados Unidos (DOE) sugiere que estos materiales deben cumplir ciertos requisitos para ser adecuados para el almacenamiento. Deben almacenar una densidad gravimetrica de 6 % de H 2 , permitiendo numerosos procesos de adsorcion/desorcion dentro de un rango de temperatura de 40 a 60 oC y un cargado a presiones moderadas de 5 - 12 bar, en tiempos que van de 3 a 5 minutos [2]. Esto significaria que para almacenar 4 Kg de hidrogeno en el tanque, este pesaria unos 67 Kg. Esto parece una capacidad de almacenamiento impresionante. Los compuestos carbonosos se presentan como buenos candidatos para el almacenamiento de gases, ya que son livianos y poseen gran area superficial, pero es indispensable mejorar la performance de almacenamiento de estos materiales para que sean tecnologicamente aplicables. En el ano 2005, T. Yildirim [5] propuso el empleo de materiales carbonosos hibridos decorados con metales. En su trabajo Yildirim sugiere decorar nanotubos de carbono con titanio. En su articulo explicaba que el almacenamiento en estos materiales seria del 8% de H 2 . Este trabajo parecia haber resuelto el problema del almacenamiento de H 2 , estos materiales impulsaron mas de una decada de investigaciones teoricas/experimentales pero existia una discrepancia entre las predicciones teoricas y las mediciones experimentales. Los experimentos no lograban almacenamientos significativamente mejores, no lograban reproducir  lo predicho por los calculos teoricos.