Ángel Rodríguez Ballabrigaa
Premi Eduard Saavedra
Ciències, Enginyeries i Arquitectura
L'hidrogen, l'energia del futur
RESUM
La recerca de noves fonts d'energia sempre ha captivat l'interès de la humanitat. Avui en dia ja s'està treballant en fonts sostenibles, sobretot la solar i l'eòlica, però no es deixen de banda el petroli, el gas i l'energia nuclear, ja que les primeres no cobreixen tota la demanda.
A més, la població, cada vegada més conscient dels problemes mediambientals, demana energia neta. Aquesta exigència per part de la població obliga a innovar i a buscar noves solucions que millorin la vida de les persones.
És en aquest context on es va començar a estudiar la idea de l'hidrogen com a vector energètic. Un vector energètic és un element que pot transportar l'energia, com l'electricitat. Però l'hidrogen ens proporciona un clar avantatge davant de l'electricitat: es pot emmagatzemar i el seu únic residu és H2O.
Amb l'objectiu d'aprofundir en el coneixement de l'hidrogen com a vector o vehicle energètic, he començat aquest treball amb una recerca d'informació on he investigat sobre l'hidrogen, l'ús que se n'ha fet al llarg de la història, els mètodes actuals per produir-lo i les noves tecnologies amb les quals s'està experimentant. Aquest estudi ha portat a la necessitat d'analitzar diferents maneres de produir hidrogen. Com que són moltes i algunes difícils de portar a terme per l'alt cost que tenen, he experimentat amb les que estaven més a l'abast. Un cop s'ha produït l'hidrogen, hi he experimentat per transformar-lo en energia utilitzant els dos mètodes coneguts: transformació en calor i transformació en electricitat.
Per tal de complir un dels objectius del treball i poder determinar quins eren els mètodes més òptims, vaig realitzar una taula comparativa entre les diferents experiències. La comparació no la vaig poder fer de manera numèrica perquè tots els procediments són diferents i no tenen paràmetres numèrics en comú. Per tant, l'he realitzada mitjançant diversos criteris qualitatius com l'impacte ambiental, l'assequibilitat econòmica o el flux d'hidrogen.
Com a resultats, vaig obtenir que el mètode més òptim per produir hidrogen era l'electròlisi de l'aigua, és a dir, separar l'H2O en els components primaris H i O per mitjà d'un corrent elèctric. En el cas de la transformació de l'hidrogen, el mètode més òptim va ser una nova tecnologia electrolítica anomenada piles de combustible PEM (Proton Exchange Membran), que aprofiten l'energia que s'allibera en la unió d'hidrogen i oxigen en la formació de l'aigua per produir corrent elèctric.
Un cop sabia quins eren els mètodes més òptims, vaig creure necessari fer una aplicació més divulgativa i visual de l'estudi realitzat, per tal de poder apropar-ho al públic. Per aquest motiu vaig decidir plasmar els resultats obtinguts d'una manera més tecnològica i quotidiana, i vaig fer la maqueta d'una casa autosuficient energèticament implementant els mètodes explicats anteriorment. Per mitjà d'unes plaques solars situades a la teulada, s'obté l'energia necessària per separar l'hidrogen de l'aigua (electròlisi) i el transforma en energia elèctrica (pila PEM), per tal de poder fer funcionar alguns elements d'una casa, com els llums o un ventilador. D'aquesta manera, vaig aconseguir que l'energia que rebia la casa fos totalment neta, és a dir, exclosa de qualsevol contaminació.
Vaig construir la maqueta en tres passos diferents:
Pas 1: Vaig voler comprovar si els mètodes escollits produïen corrent suficient per poder encendre els llums i el motor previstos a la maqueta.
Pas 2: Vaig construir el circuit elèctric que s'utilitzaria a la maqueta final. Per tal de comprovar que funcionava i estava ben dissenyat, primerament es va connectar a un corrent proporcionat per unes piles AA, després al corrent proporcionat per una placa solar i, finalment, a l'electrolitzador i a la pila de combustible PEM.
Pas 3: Vaig dissenyar la casa, vaig construir-la i finalment vaig aplicar-hi el circuit elèctric i la tecnologia d'energia autosuficient.
En conclusió, he estudiat i comparat l'ús de l'hidrogen com a vector energètic, des de la producció fins a la transformació en energia. Així, he pogut confirmar que, tal com deien les fonts consultades i els mitjans de comunicació, és una tecnologia innovadora que està revolucionant el món, i només acaba de començar. A poc a poc s'està convertint en un competidor directe de les fonts d'energia actuals, com el gas natural i el petroli. Tot i això, atès l'estudi realitzat i les propietats físiques de l'hidrogen, he pogut observar algunes particularitats davant d'altres combustibles, com per exemple:
- És un combustible especialment segur quan es treballa en espais oberts perquè, a causa de la baixa densitat, és extremadament volàtil i impedeix que es formin grans concentracions a l'aire.
- Alhora, la baixa densitat en dificulta l'emmagatzematge, ja que el seu gran volum és difícil de controlar, i l'ínfima mida de les molècules provoca que amb el pas del temps s'escapin amb facilitat entre els espais intermoleculars del contenidor. Així, com que és invisible i inodor, els escapaments són indetectables pels sentits i la seva flama és poc visible a la llum del dia.
Per tant, he pogut veure que l'hidrogen és menys segur que altres combustibles en espais tancats, i encara no hi ha el domini suficient sobre aquest vector energètic.
Tot i això, aquest projecte pot millorar molts dels problemes energètics d'avui en dia com la contaminació o l'escassetat dels combustibles fòssils, ja que l'element principal és la substància més abundant al nostre planeta: l'aigua. A més, en aquest treball només m'he centrat en una de les seves aplicacions, però n'hi ha moltes més.
És evident que aquesta tecnologia està iniciant una revolució que caldrà veure com es desenvolupa al llarg dels pròxims anys i a Jules Verne segur que li hauria agradat presenciar-la per observar com els seus pensaments es fan realitat en una font inesgotable d'energia
MATERIALS
