En la búsqueda de nuevas fuentes de energía sustentables, capaces de reducir los índices de contaminación del medio ambiente, investigadores del Instituto de Ciencias de la BUAP (ICUAP) diseñaron unas celdas de combustible capaces de generar la potencia suficiente para un vehículo y así sustituir el uso de combustibles fósiles.
Ignacio Becerra Ponce de León, investigador del Laboratorio de Tecnología del Agua del ICUAP, y un grupo de colaboradores, son los creadores de dichas celdas, capaces de producir energía a través de un efecto electroquímico, donde el principal combustible es el agua. Una característica de este sistema es su sustentabilidad, ya que al finalizar el proceso de combustión se obtiene nuevamente agua, además de no contaminar.
“El agua pasa por un proceso de electrólisis; es decir, sus elementos, el hidrógeno y el oxígeno, son separados por medio de un arco eléctrico y un catalizador. La celda cuenta con dos electrodos, un ánodo y un cátodo, por los que viajan estos componentes una vez que son separados. Posteriormente, estos gases se vuelven a unir provocando una reacción que genera la liberación de calor, que a su vez se transforma en energía eléctrica para la celda”, explicó.
Estas celdas de combustible son amigables con el medio ambiente, debido a que no expulsan gases residuales contaminantes, por lo que su uso representaría una enorme reducción del dióxido de carbono (CO2) que es expulsado cada día por los vehículos automotores.
Becerra Ponce de León, maestro en Ciencias Ambientales por la BUAP, señaló que las celdas trabajan a temperatura ambiente y que la mayor cantidad de calor que liberan es de 80 grados. “Existe una variación en la energía producida, la cual es suficiente para alimentar de igual manera a otros sistemas del vehículo, como el aire acondicionado”, agregó.
Cada una de las celdas genera una energía de 0.5 voltios, pesa 100 gramos, su tamaño es de 5 a 20 centímetros cuadrados, dependiendo de su aplicación, y su tiempo de vida es de aproximadamente 100 mil horas.
“Se necesitan entre 20 y 25 celdas ensambladas para formar una batería que sea capaz de proveer la energía suficiente para hacer funcionar un automóvil sin problema alguno, y para el caso de un autobús que circula diariamente por la ciudad o carretera se necesitarían unas 400 celdas de combustible”, aseguró.
A diferencia de las pilas que normalmente se usan en los medios de transporte, estos sistemas no reducen su funcionalidad con el paso del tiempo, ya que mientras sean alimentadas con hidrógeno se tendrá una eficacia de más del 80 por ciento, mayor a la que tiene un motor de combustión interna que rinde menos del 30 por ciento.
Su innovación tecnológica permitió que este proyecto se encuentre en calidad de solicitud de registro de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), con el número MX/a/2012/8342 y bajo el nombre de “Celdas de combustible”.
Energía limpia, economía y rendimiento
Becerra Ponce de León destacó que las celdas que han desarrollado son versátiles y tienen las mejores condiciones para utilizarse en operaciones de transporte, debido a que usan una membrana electrolítica polimérica (PEM-FC por sus siglas en inglés), la cual debe permanecer húmeda para permitir el paso de los protones de hidrógeno.
Cada unidad está fabricada con materiales estratégicos como el cobre, en su prototipo, así como grafito de alta densidad que es más ligero y le brinda mayor resistencia. Cuenta con dos electrodos que funcionan como medios conductivos que posibilitan la transferencia de los gases de hidrógeno y oxígeno, además de tener humidificadores que mantienen mojada la membrana polimérica.
Estos sistemas son relativamente económicos, debido a los materiales que requieren. Sin embargo, los mayores beneficios se verán reflejados con su uso. Una ventaja adicional, es que quienes utilicen las celdas de combustible no tendrán la necesidad de verificar su auto, ya que utilizan una fuente de energía pura, que no contamina el medio ambiente.
