Historia del hidrógeno I

En la novela “La Isla misteriosa” publicada en 1874, Julio Verne, por medio del ingenioso y enciclopédico ingeniero Cyrus Smith, se sirve para divulgar la aplicación conocimientos de Física y Química que permitirían la supervivencia y ciertas comodidades a aquel grupo de náufragos en una isla deshabitada. Cuando el reportero Gedeón Spillet, ante el creciente desarrollo industrial, se muestra preocupado por el agotamiento de los yacimientos de carbón, Cyrus le responde “No, mi amigo, antes que el carbón se acabe, el agua lo sustituirá”. En su anterior novela, Veinte Mil Leguas de Viaje Submarino, el Capitán Nemo asegura que el Nautilus utiliza agua como combustible.

Cuarenta años antes. entre 1833 y 1834, Michael Faraday enunció las leyes de la electrolisis, la escisión de moléculas con la separación de elementos por medio de la electricidad, ya sospechados por Galvani y Volta a finales del XVIII y comprobados por Nicholson y Ritter en 1800. El fenómeno electrolítico más divulgado, es precisamente la disociación de la molécula de H20 en hidrógeno y oxígeno mediante una corriente eléctrica. El hidrógeno, positivo, se dirige al electrodo negativo, cátodo, y el oxígeno, negativo, al electrodo positivo, ánodo, y se liberan en cantidades directamente proporcionales de estos elementos a la cantidad de energía eléctrica utilizada. Una unidad faraday, equivalente a 96.500 culombios, o 26,80 amperios/hora, libera un equivalente químico de cualquier elemento. En 9 gramos de agua, 1 gramo de hidrógeno y 8 gramos de oxígeno. En la electrolisis del agua, los átomos de hidrógeno y oxígeno, al combinarse para formar moléculas H2 y O2, liberan gran cantidad de calor, en total 163 KCals por mol de agua (18 gramos). Por ello las células de electrolisis se calientan mucho, una energía que se pierde. Cuando en la mezcla de 2H2 + O2 se recombina por combustión, se liberan solo 58 KCals por mol del agua escindida. Sin embargo, para obtener esta cantidad de gas, han sido necesarios 2 x 26,80 amperios/ hora, equivalentes a 461 KCals. Aparte de las 163 KCals perdidas en la formación de moléculas, y que hay que restituir en la combustión, está la energía consumida en la escisión del agua. La electrolisis del agua, requiere que ésta sea buena conductora de la electricidad, para lo cual debe contener un electrolito, ácido o álcali, usualmente ácido sulfúrico o sosa cáustica, entre el 1 y 10 % del agua. La electrolisis del agua destilada, o de la red, sin apenas sales, según el proceso de Faraday, es totalmente imposible.

 

Según las leyes descubiertas por Faraday, es imposible hacer funcionar un motor con el hidrógeno obtenido de una célula de electrolisis alimentada por un generador movido por ese motor. Equivale a un movimiento continuo, que atenta contra el 2º Principio de la Termodinámica. Además, habría que restar las pérdidas por fricción y calentamiento. Sin embargo, el hidrógeno combinado con los carburantes habituales, se ha utilizado en motores con mucho éxito. Antes de la Segunda Guerra Mundial, Alemania construyó grandes dirigibles para vuelos transatlánticos, como el Hindenburg, que utilizaban hidrógeno como medio ascensional, pues el helio estaba monopolizado por EEUU. Durante el vuelo, a medida que sus motores diésel iban consumiendo carburante, el dirigible perdía peso, lo que obligaba a soltar hidrógeno para mantener una altitud constante.  Para no desperdiciarlo, se les ocurrió introducirlo en los motores por la entrada de aire, y quemarlo junto al gasoil.  Así, se encontraron que la autonomía del dirigible aumentaba en un 25 %.  De acuerdo a los más simples cálculos, un gramo en este caso de carburante, contrarresta al poder ascensional de 0,8 litros de hidrógeno, que contienen 0,07 gramos de H2, o sea un 7 %  con respecto al carburante, y con solo este  7 % aumentaba la autonomía en un 25 %. Naturalmente, había otra perdida de peso de los desechos del pasaje, pero era insignificante comparada con la del combustible. Este hecho, hizo que se investigara en laboratorio la eficiencia de mezclas de hidrógeno y carburantes, encontrando que una pequeña adición de hidrógeno mejoraba extraordinariamente el rendimiento, en una proporción muy superior a la calculada teóricamente según el balance energético. Ello se debía en parte a que la rapidez de propagación de la explosión del hidrógeno era muy superior a la del gasoil, lo que proporcionaba una mayor energía cinética a los pistones, pero solo era una parte de la explicación. Los dirigibles con hidrógeno desaparecieron y el asunto se aparcó.

Cuando un genial inventor asegura que ha descubierto que hace funcionar un automóvil mediante hidrógeno obtenido por electrolisis con la corriente generada por la dinamo o alternador, y la noticia es comentada por ingenieros y  físicos, la respuesta es que es un fraude, o con la mejor voluntad, una interpretación errónea del inventor, ya que las conclusiones de Faraday son indiscutibles y el 2º Principio de la Termodinámica no puede soslayarse. Faraday estaba en lo cierto y de acuerdo a sus hallazgos, ello es imposible. Apoyándose en este axioma, y con la colaboración de poderes fácticos interesados en la supresión de estos inventos, y sin una comprobación rigurosa, se han ridiculizado y suprimido inventos que no tienen explicación según las leyes al uso.

Ello es cierto en un sistema cerrado con un potencial energético limitado, pero considerando un medio abierto a otros potenciales, estas posibilidades existen. El 2º Principio sigue siendo válido, pero en un marco más amplio. Actualmente ya se admite y está probado, que el Universo contiene ingentes cantidades de energía, en un estado caótico y difícil de registrar empíricamente: la Energía del Punto Cero, (Zero Point Energy, o ZPE) que ahora algunos prefieren llamar Energía Oscura, que no es lo mismo, y que constituye el 72 % del Universo; su recíproco, la Materia Oscura el 23 %, y la materia que conocemos como tal, solo el 4,6 %.

Lo difícil es precisamente cohesionar esta energía caótica para obtener una fuente de energía inagotable; ya que se encuentra en una frecuencia altísima, inalcanzable con la tecnología actual. Con todo, cientos de inventores están experimentando con raros artilugios, que en ocasiones logran captar inexplicables energías. Experiencias poco reproducibles calificadas como pseudociencias. Pero también científicos de primera fila, se han encontrado con esas inexplicables energías, y su irracional resultado, ha hecho que cayesen en el olvido.

            En 1909, Irving Langmuir, nacido en 1881,  entró a trabajar en General Eléctric, en el departamento que investigaba la mejora de las bombillas incandescentes inventadas por Edison. Para optimizar la vida del filamento de tungsteno, estuvo experimentando con un montón de gases, nitrógeno, argón, helio, hidrógeno, CO2,  etc. Al experimentar con hidrógeno, se encontró con un inexplicable fenómeno que no se producía con los otros gases: la emisión de una inexplicable energía, un enorme calor, superior a los watios consumidos, que desafiaba el 2º Principio de la Termodinámica. Después de minuciosos experimentos, comprobó que el hidrógeno normal, como moléculas biatómicas, en contacto con el filamento incandescente de tungsteno, se disociaba como hidrógeno atómico. Estos átomos de hidrógeno, al recombinarse otra vez para formar moléculas, emitían una energía muy superior a la absorbida para disociarse. Langmuir no encontró explicación satisfactoria insólita energía. Las mediciones con instrumentos muy precisos  no encajaban con los cálculos. Niels Bohr se interesó en ello, sin poder aclarárselo. Posteriormente comprobó que el hidrógeno atómico también se producía en un arco voltaico (se conoce entre otros como soplete de Langmuir), logrando temperaturas entonces inalcanzables por otros medios, lo que abría grandes posibilidades para la soldadura. Como el objetivo era la mejora de las bombillas, el asunto quedó aparcado, y hasta un siglo después no se le ha prestado la debida atención.

Langmuir recibió el Premio Nobel de Química de 1932 por el descubrimiento de las leyes que rigen los fenómenos de superficie, y que han tenido aplicaciones extensísimas, desde la fibra óptica hasta los pegamentos, a pesar de que Bohr, conociendo sus trabajos con el hidrógeno atómico, lo había propuesto para el de Física. Pero quizás no era conveniente política y económicamente el divulgar ese asunto, y esos hallazgos permanecieron en el limbo durante casi un siglo. También es cierto que a principios del siglo XX, se ignoraba la posibilidad de la Energía del Punto Cero, y la anomalía que representaba este fenómeno, en contradicción con el 2º Principio de la Termodinámica limitado a la Física de entonces, lo hacía difícilmente merecedor del Nobel.  Hasta los años 30, con Dirac, y años después, Feynmann, De Broglie, Wheeler, no se admitió una base teórica que justificara este fenómeno. A Langmuir se le debe el nombre de Plasma para el cuarto estado de la materia.

 

¡CONTINUARA!