Poca gente conoce el concepto de electrolizadores domésticos, y es que la idea de fabricar hidrógeno en casa para cocinar o bien para calentar cosas parece del futuro, pero descansa en un principio muy del presente. De hecho, se conoce hace más de dos siglos. Se trata de la electrólisis del agua.
El 1 de mayo de 1800, William Nicholson y Anthony Carlisle demostraron por primera vez la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno usando la inventada pila voltaica de Alessandro Volta. Antes, Deiman y Paets van Troostwijk habían observado ya el fenómeno con una máquina electrostática y una botella de Leyden, aunque todo esto sin comprenderlo muy bien.
Fueron esos experimentos los que abrieron el camino a una tecnología que hoy vuelve con fuerza gracias a esa transición energética que estamos viendo y viviendo.
¿Cómo funciona la electrólisis y los electrolizadores domésticos?
La electrólisis del agua separa el H₂O en hidrógeno y oxígeno. Así se aplica una corriente continua entre dos electrodos que se sumergen en agua con electrolito. En una celda bien diseñada, el hidrógeno se genera en el cátodo negativo y el oxígeno en el ánodo, que es positivo.
En teoría bastan 1,23 V para que la reacción se haga, pero en la práctica se necesita también un sobrepotencial que sea mayor por barreras de activación y pérdidas. Esto supone que el consumo real eléctrico por kilogramos de H₂ suele ser sensiblemente superior al mínimo termodinámico que conocemos.
Así pues, la adición de estos electrolitos y el uso de electrocatalizadores, por ejemplo los que están basados en níquel, en alcalinos o en metales del grupo del platino, mejora más el rendimiento.
Para un hogar, los dos enfoques comerciales que son más extendidos son los electrolizadores alcalinos, que implican una inversión más baja, y los PEM, o lo que es lo mismo, membrana de intercambio protónico, que son más compactos, tienen una respuesta dinámica rápida y una mayor eficiencia, pero también son más caros por sus materiales.
Hoy existen varias variantes a alta presión que entregan hidrógeno que está ya comprimido y reducen esa necesidad de compresores externos, eso sí, a costa de complejidad y de coste alto.
¿Sirven para cocinar y calentar?
En teoría sí, el hidrógeno es un combustible limpio, en un punto de uso. Su combustión produce vapor, y esto puede alimentar cocinas, calderas y, a lo mejor, pilas de combustible para así producir electricidad y calor, lo que se llama cogeneración doméstica. En la Estación Espacial Internacional, por ejemplo, se electroliza agua para conseguir oxígeno que sea respirable y se aprovecha el hidrógeno en celdas de combustible. Ese mismo principio a otra escala inspira a algún tipo de solución residencial.
Sin embargo, hay tres condiciones para un uso doméstico de esto.
- La energía y el precio. Producir H₂ requiere electricidad. Si viene de renovables, el hidrógeno puede actuar como si fuera una especie de almacén estacional. Se genera cuando sobra electricidad y se usa después para cocinar o para la calefacción.
- Almacenamiento. El H₂ es un gas ligero, difusivo y con unos amplios rangos de inflamabilidad, es decir, hay que tener cuidado. Por eso, cualquier instalación doméstica exige un diseño profesional con buena ventilación, sensores, válvulas y algunos recipientes certificados. Y aquí no hay margen para improvisaciones. Se trata de una instalación regulada que debe cumplir la normativa de gases, de presión, eléctrica y también contra incendios.
- Madurez del mercado. Aunque ya hay soluciones comerciales, sobre todo en lo que respecta a la cogeneración de pila de combustible y el power-to-gas doméstico piloto, ese ecosistema de servicio de repuestos y de certificaciones está desarrollándose, es decir, hace falta un poco más de tiempo.
¿Qué tipo de ventajas ofrece?
La descarbonización local es una de las primeras. Si alimentas el electrolizador con renovables, vas a desplazar esos combustibles fósiles en cocina y en calefacción. También la flexibilidad y respaldo que ofrece el H₂, que funciona como una batería química de una duración media o larga y es útil cuando la fotovoltaica, por ejemplo, no cubre las noches o los picos de frío. Además, una pila de combustible transforma el H₂ en electricidad y calor con emisiones casi nulas.
Como ves, los electrolizadores domésticos permiten producir hidrógeno para cocinar y también para calentar e integrar el hogar en una transición energética total. La tecnología es posible, pero todavía hace falta un poco de tiempo para que sea realmente viable.