Aprovechando el agua procedente del mar y sometiéndola a un proceso combinado de electrólisis y desalinización es posible generar hidrógeno verde.
Electrólisis es el nombre de un proceso a través del cual, mediante la aplicación de electricidad, se terminan separando los elementos de distintos compuestos químicos. Mediante el uso de corriente eléctrica, sostienen los expertos en cuestiones químicas, las sustancias en disolución pueden descomponerse en iones.
El multifacético inglés William Nicholson, cuenta la historia, se encontraba analizando cómo funcionaban las baterías cuando, de manera accidental, descubrió la electrólisis. Décadas después, su colega Michael Faraday, quien se interesó especialmente por los ámbitos de la electroquímica y del electromagnetismo, le dio contenido a las llamadas, en su honor, leyes de Faraday de la electrólisis.
Estos postulados sirven para trabajar y averiguar datos en torno a electrodos, carga eléctrica, corriente continua y masa molar. En este marco resulta enriquecedor saber que, de acuerdo a la ley de Faraday de la electrólisis posicionada en primer lugar, hay una relación directamente proporcional entre la masa correspondiente a una carga eléctrica que se ha depositado en un electrodo a raíz de la electrólisis y la cuantía de carga eléctrica (electricidad) que se le ha transferido a dicho electrodo. El segundo de estos principios de Faraday, en tanto, refiere a cómo, en una cierta carga eléctrica, la masa propia de una determinada especie química que se deposita en un electrodo se corresponde directamente con el peso equivalente que posee el elemento en cuestión.
Al repasar los inicios de la electrólisis y su evolución a lo largo del tiempo no se puede dejar de señalar que también hicieron aportes valiosos a esta temática los científicos Martin van Marum (que implementó el procedimiento de la electrólisis sin tener conciencia de ello), William Nicholson y Anthony Carlisle (quienes experimentaron con una corriente eléctrica en el agua), Humphry Davy, William Thomas Brande y Paul Héroult, entre otros.
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ResumenTipos de electrólisis
Existe un amplio abanico de tipos de electrólisis y un campo extenso de aplicaciones.
Es posible llevar a cabo una electrólisis del agua (haciendo uso de una corriente continua y sin unir a los electrodos) y efectuar una electrólisis de cloruro de sodio fundido (útil para obtener cloro gaseoso y sodio metálico), por citar dos alternativas a modo de referencia.
La electrólisis de membrana polimérica protónica, la electrólisis de óxido sólido y la electrólisis de membrana de intercambio aniónico son otras variedades a tener en cuenta.
Vale la pena resaltar que este fenómeno que implica una transferencia de electrones que involucra a un ánodo y a un cátodo permite obtener energía química gracias a la transformación de la energía eléctrica. Es esencial para producir, por ejemplo, hidrógeno verde, de carácter ecológico y sostenible que puede generarse en base a una fuente de energía renovable y agua (se ha experimentado, incluso, con agua de mar). El proceso de electrólisis, asimismo, sirve para obtener una solución natural con poder desinfectante y se aprovecha en el área de la electrometalurgia a fin de aislar en compuestos el metal en estado puro.
Al aplicar electricidad en el marco del proceso conocido como electrólisis, los elementos que forman parte de un compuesto químico logran separarse.
Componentes y etapas del procedimiento
Para comprender por completo en qué consiste la electrólisis, qué particularidades tiene el proceso y su utilidad práctica primero hay que dominar conceptos clave, conocer los componentes involucrados y distinguir cuáles y cómo son las etapas del procedimiento.
Es necesario, en este punto, instruirse sobre célula electrolítica, potencial de reducción, conductividad eléctrica y reacción química, ente muchas otras nociones.
El fenómeno se inicia utilizando un par de electrodos para, al conectarlos a una fuente de alimentación de tipo eléctrico y sumergirlos en una disolución, se pueda aplicar una corriente continua. Cada electrodo involucrado, describe la teoría, consigue atraer iones de carga opuesta. Así, entonces, los aniones terminan desplazándose hacia donde se ubica el cátodo (en el cual se produce una reacción de reducción) y los cationes van en dirección al ánodo (donde tiene lugar la reacción de oxidación). A partir de la transferencia de electrones como parte de este proceso surgen sustancias nuevas.
En las pilas (o celdas electroquímicas) se concreta la producción de una corriente de electricidad a través de una reacción química.
Avances y desafíos en materia de electrólisis
El trabajo científico, las investigaciones y el progreso tecnológico han permitido grandes avances, pero todavía quedan algunos desafíos pendientes en materia de electrólisis.
Resultaría más conveniente, por ejemplo, no tener que destinar una gran cantidad de energía (y de dinero) para abastecer a los electrolizadores y que el hidrógeno que se consigue producir a través de este método no tenga un precio tan elevado.
Son logros dignos de celebrar y aprovechar, de todos modos, la generación del ya mencionado hidrógeno verde y la utilización de este proceso para eliminar del agua plomo y grafeno (ya sea en pos de conseguir la purificación de agua potable o en el tratamiento de aguas residuales).
También hay un compromiso e interés creciente a escala internacional para empezar a crear, mediante electrólisis, «acero verde», un producto cuyo estilo de fabricación llegaría a marcar un antes y un después en el ámbito de la siderurgia.
Tomando en consideración el impacto ambiental relacionado a este proceso, contemplando las oportunidades que se abren con esta técnica que contribuye a la sostenibilidad y la evolución continua de la ciencia, seguramente la electrólisis seguirá expandiendo sus campos de aplicación y se irá aprovechando cada vez mejor a corto y mediano plazo.
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