Uno de los retos a la hora de utilizar el hidrógeno como combustible de transporte—además de encontrar una fuente limpia y barata del propio combustible—reside en cómo almacenarlo de forma segura y reversible sin por ello ocupar demasiado espacio. El hidrógeno tiene una baja densidad, por lo que es necesario confinarlo o bien bajo presión, lo que presenta una serie de riesgos de seguridad, o de forma química en un material absorbente.

Durante el almacenamiento químico, el hidrógeno se une a las moléculas de un material sólido como el borano de amoníaco. La ventaja del almacenamiento químico es que estos materiales son sólidos inertes, y el hidrógeno se puede extraer fácilmente para su reacción en una célula de combustible. Sin embargo los materiales bajo desarrollo para el almacenamiento químico del hidrógeno tienen una limitación principal: reabastecerlos después de que hayan sido gastados conlleva una gran cantidad de energía. Los investigadores acaban de desarrollar una serie de reacciones para reabastecer el borano de amoníaco utilizado como material de almacenamiento de hidrógeno de alta densidad a temperaturas más bajas, gracias a un proceso que consume mucha menos energía.

El Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) se ha fijado el objetivo de la creación de una célula de combustible de hidrógeno para coches que pueda viajar 300 millas (482 kilómetros) con un solo tanque de combustible y utilizando un sistema de almacenamiento químico del hidrógeno. Los coches se llevarían a un centro para cambiar los tanques gastados por otros nuevos, y los tanques reemplazados se enviarían a una planta de regeneración.

La capacidad de un material para almacenar químicamente el hidrógeno se mide mediante el porcentaje de su peso que es usado por el elemento; para alcanzar sus objetivos, la marca que ha impuesto el DOE a los materiales de almacenamiento de hidrógeno es del 6 por ciento del peso en 2010 y el 9 por ciento en 2015. “Lo bueno del borano de amoníaco es que puede alcanzar o sobrepasar estos objetivos de volumen y peso” fijados por el DOE, afirma Jaime Holladay, ingeniero de investigación senior en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste. El borano de amoníaco contiene un 19,6 por ciento de hidrógeno por su peso. “El resto está en la regeneración del combustible gastado,” afirma.

“Una vez que se extrae el hidrógeno del borano de amoníaco, no se puede presurizar con más hidrógeno para regenerar el combustible,” puesto que algo así conllevaría el uso de demasiada energía, afirma John Gordon, químico investigador en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México. Para poder averiguar qué reacciones tienen más probabilidades de funcionar mejor sin tener que hacer cientos de pruebas, los químicos de Los Alamos colaboraron con David Nixon, profesor de química en la Universidad de Alabama, que desarrolló algoritmos para predecir la actividad energética de las reacciones. Después, el grupo puso a prueba los componentes químicos más prometedores y descubrió que mediante el uso de un catalizador de plomo y la regeneración del material en varios pasos utilizaba mucha menos energía que provocar la reacción de forma directa.

Por supuesto, uno de los mayores problemas que aún hay que solucionar antes de que los coches con células de combustible de hidrógenos sean una realidad práctica consiste, en primer lugar, en el desarrollo de mejores métodos para fabricar el combustible de hidrógeno, un reto en el que a día de hoy trabajan varios investigadores.