Electrólisis del agua
HIDRÓGENO,  TRANSICIÓN ENERGÉTICA

Una breve introducción a la electrólisis del agua

Qué es la electrólisis

La electrólisis  es un proceso que separa los elementos de un compuesto a través de la electricidad. En ella ocurre la liberación de electrones por los aniones en el ánodo  y la captura de electrones por los cationes en el cátodo.

Fue descubierta accidentalmente en 1800 por William Nicholson.  Es en el siglo XIX, en la época de los grandes descubrimientos de la química y de la electricidad, en el que se acuña el término de electrólisis.

Se descubre que la energía eléctrica es capaz de intervenir en las reacciones químicas, produciendo la descomposición de determinadas sustancias. Algo más tarde, en 1832, Faraday lleva a cabo un estudio profundo de la electrólisis, y formula las dos leyes básicas de la misma. Lo que viene a decir es que la cantidad de moléculas disociadas es proporcional a la energía eléctrica introducida en la sustancia.

Aplicaciones de la electrólisis

La electrólisis tiene múltiples aplicaciones, y se emplea para disociar diferentes sustancias; obviamente, en cada caso, los productos que se obtienen son distintos. Ello lleva, por ejemplo, a emplear la electrólisis para la producción de cloro o de sodio. Si se disocia agua (electrólisis del agua), lo que se obtiene es oxígeno e hidrógeno.

La electrólisis del agua se llevó a cabo por primera vez unos 15 años después de descubierto el principio de la electrólisis- Así, en el año 1800, los científicos ingleses William Nicholson y Anthony Carlisle logran la disociación de la molécula de agua en sus componentes fundamentales, oxígeno e hidrógeno, empleando energía eléctrica.

Y unos cuarenta años después del descubrimiento de la electrólisis del agua, entre los años 1837 y 1838, se descubre que el proceso puede revertirse, es decir, que es posible lograr agua y energía eléctrica a partir de oxígeno e hidrógeno, en lo que de denomina efecto “celda de combustible”, pero ésa es ya otra historia…

Que es la electrólisis del agua

Básicamente, la electrólisis del agua es un proceso sencillo de explicar:

«La molécula de agua se compone, como es bien conocido, de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Estos átomos están unidos entre sí por unas fuerzas que se denominan enlaces químicos. Esos enlaces tienen asociada una cierta energía, de un cierto valor (la denominada “energía de enlace”). Si le aplicamos a la molécula de agua una cantidad de energía eléctrica en corriente continua, superior a la energía de los enlaces que unen sus átomos, estos se rompen, dividiéndose así la molécula en oxígeno e hidrógeno. Evidentemente, para lograr que la reacción se produzca más fácilmente, se emplean unas sustancias denominadas “catalizadores”, que promueven y facilitan la reacción de descomposición de la molécula de agua».

Electrólisis del agua para obtener hidrógeno

Como proceso para producir hidrógeno, la electrólisis se emplea desde hace más de 200 años, en un proceso que, actualmente, tiene una eficiencia que supera el 70%. Eso sí, evidentemente, los primeros experimentos de electrólisis eran algo sencillo, con baterías para suministrar electricidad, y tubos de cristal sumergidos en líquidos a disociar.

Actualmente, la electrólisis comprende membranas, catalizadores, y placas de diversos materiales, que tienen por objeto que la reacción se lleve a cabo de un modo más eficiente y que los electrolizadores tengan unas vidas más largas. Pero, básicamente, el principio fundamental sigue siendo el mismo.

La electrólisis del agua se emplea también en determinadas circunstancias para la producción de oxígeno, en aquellos entornos en los cuales no se dispone de este gas. Dos ejemplos serían los submarinos nucleares o las naves y estaciones espaciales.

La producción de hidrógeno mediante electrólisis

Básicamente, existen hoy en día dos tecnologías comerciales para la producción de hidrógeno mediante electrólisis: la electrólisis alcalina y la electrólisis polimérica, siendo la segunda la más moderna y prometedora de las dos. Entre ambas, se produce aproximadamente el 4% del hidrógeno comercializado en la actualidad. Además, está aún en desarrollo industrial la electrólisis de óxido sólido, más orientada a utilizarse donde hay una fuente de calor de alta temperatura que se pueda usar.

¿Por qué se habla tanto, actualmente, de la electrólisis? Pues porque, aunque conocida desde hace siglos, la electrólisis cobra ahora una nueva relevancia al emplearse como puente de unión entre la energía eléctrica de origen renovable y el hidrógeno empleado como vector energético. Esto permite, como ya hemos comentado en ocasiones anteriores, la posibilidad de gestionar el recurso renovable, permitiendo que el hidrógeno se convierta en un combustible de emisiones cero o en una alternativa o complemento sostenible al gas natural.