Aunque el hidrógeno es el peso ligero de los elementos químicos, tiene un gran impacto cuando se trata de su papel en la vida y su potencial como solución a algunos de los desafíos del mundo. Al celebrar el 150 aniversario de la tabla periódica, parece razonable ponernos el sombrero ante esto, el primer elemento de la mesa.

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero no en la Tierra debido a su peso ligero, lo que permite que el gas simplemente flote hacia el espacio. El hidrógeno es esencial para nuestra vida:alimenta el sol, que convierte cientos de millones de toneladas de hidrógeno en helio cada segundo. Y dos átomos de hidrógeno están unidos a un átomo de oxígeno para producir agua. Ambas cosas hacen que nuestro planeta sea habitable.

El hidrógeno no solo permite que el sol caliente la Tierra y ayuda a crear el agua que sustenta la vida, pero el más simple de todos los elementos también puede proporcionar la clave para encontrar una fuente de combustible limpia para alimentar el planeta.

El yin y el yang del hidrógeno como fuente de energía

Como muchos otros elementos químicos, aunque el hidrógeno es de inmenso valor para nosotros, también tiene un lado más oscuro. Siendo más ligero que el aire, hace que las cosas floten, razón por la cual se utilizó en los primeros dirigibles. Pero el hidrógeno es muy explosivo, y en 1937 el dirigible alemán Hindenburg explotó en su intento de atracar con su mástil de amarre después de un viaje transatlántico, matando a 36 personas.

Primos del hidrógeno, deuterio y tritio, llamado hidrógeno pesado, se han utilizado para fabricar bombas de hidrógeno. Aquí, los átomos de hidrógeno pesados ​​se fusionan en un proceso llamado fusión nuclear para producir helio, un poco como la reacción que tiene lugar al sol. La cantidad de energía producida por este proceso es mayor que cualquier otro proceso conocido:el área en el centro de la explosión está esencialmente vaporizada, generando ondas de choque que destruyen cualquier cosa en su camino. La luz blanca brillante producida puede cegar a personas a muchas millas de distancia. También produce productos radiactivos que se transportan en el aire y causan una contaminación generalizada del medio ambiente.

Domando a la bestia sin embargo, podría ser la solución a los problemas energéticos del futuro. Cuando se quema de forma controlada, el hidrógeno ofrece el combustible más limpio, produciendo solo agua como producto de desecho. Eso es refrescante en comparación con un motor de gasolina que produce dióxido de carbono que induce el cambio climático y una variedad de otros gases desagradables. Cuando se almacena a alta presión y muy baja temperatura de -400 grados Fahrenheit, el hidrógeno existe como líquido, y su combustión con oxígeno se utiliza para impulsar cohetes al espacio.

Sin embargo, un automóvil con un tanque de combustible de cohete de hidrógeno altamente explosivo no parece una apuesta segura. Actualmente hay mucha investigación centrada en resolver el problema del almacenamiento. Un gran número de científicos están intentando desarrollar compuestos químicos que retengan y liberen hidrógeno de forma segura. Este es en realidad un hueso duro de roer y es algo que llevará tiempo y muchas mentes geniales resolverlo.

El poder del hidrogeno

Los átomos de hidrógeno también le dan a cosas como el jugo de limón y el vinagre su distintivo sabor agrio. Átomos de hidrógeno cargados positivamente, llamados protones, habiendo sido despojado de su único electrón, flotan en estas soluciones y son el componente clave de los ácidos. La química de estos protones también es responsable de impulsar la fotosíntesis, el proceso por el cual las plantas convierten la energía luminosa en energía química, y potenciando muchos procesos en el cuerpo humano.

Los protones también son el componente clave de las pilas de combustible. En lugar de quemar el hidrógeno, las pilas de combustible lo convierten en electricidad y se ven como el camino del futuro. Hacen esto dividiendo el gas hidrógeno en protones y electrones en un lado de la celda de combustible. Los protones cargados positivamente se mueven hacia el otro lado de la celda, dejando atrás los electrones cargados negativamente. Esto crea un flujo de electricidad entre los lados de la celda cuando se conecta con un circuito externo. Esta corriente puede alimentar un motor eléctrico colocado en este circuito. Los trenes propulsados ​​por hidrógeno ya están en funcionamiento en Alemania, y varios fabricantes de automóviles internacionales están desarrollando automóviles propulsados ​​por pilas de combustible. De nuevo, el único subproducto del proceso es el agua.

En el futuro, Creo que veremos un uso cada vez mayor del hidrógeno como combustible. Para que sea útil, hay dos grandes desafíos. Uno de los más importantes es el problema del almacenamiento. Los ingenieros deben descubrir cómo almacenar hidrógeno de forma segura y comenzar a construir lugares donde la gente pueda llenarlo. Con rápidos avances en química e ingeniería, las estaciones de hidrógeno podrían comenzar a aparecer pronto, convirtiéndose en algo tan común como lo son hoy las estaciones de servicio de gasolina. Este tipo de infraestructura será fundamental. No querrás quedarte sin combustible en un viaje porque, a diferencia de un coche de gasolina, no puedes llamar a un amigo para que te traiga un bote de hidrógeno.

El otro desafío es obtener el propio hidrógeno. Hay muy poco gas hidrógeno disponible de forma natural porque flota hacia arriba y fuera de la atmósfera. En lugar de, tiene que hacerse a partir de alguna otra fuente y capturarse.

En este momento, la mayor parte del hidrógeno del mundo se produce a partir de madera o de combustibles fósiles, como gas natural y petróleo. Esto anula el objetivo de que sea una fuente limpia de energía. La mayor fuente de hidrógeno es la más segura, líquido más fácilmente disponible en la Tierra:agua. Si los químicos podemos encontrar formas de descomponer las moléculas de agua para extraer los átomos de hidrógeno, este sería un gran paso adelante.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.