El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo y es esencial para todas las formas de vida, tal y como las conocemos. Se estima que alrededor del 75% de la materia del universo está compuesta de hidrógeno, incluyendo al 70% de los gases que constituyen a Júpiter, además de ser el principal combustible para el proceso de fusión nuclear que permite al Sol generar grandes cantidades de energía. En la Tierra, es el tercer mayor elemento presente en la atmósfera, que, combinado con el oxígeno, crea agua (o H2O), una necesidad básica para toda la vida presente en el planeta y que, combinada con el carbón, nos proporciona una gran variedad de compuestos orgánicos, usados en la producción de numerosas necesidades modernas, desde combustibles hasta plásticos o neumáticos.
Oficialmente, el hidrógeno fue descubierto en 1766 por Henry Cavendish, pero había sido creado por muchos científicos involuntariamente casi 100 años antes de su descubrimiento oficial. Desde entonces, el gas de hidrógeno ha sido usado en numerosas aplicaciones. En la manufactura y procesamiento industrial, el gas de hidrógeno es usado en células de combustible para coches, para procesar combustibles fósiles, en la producción de amoníaco, como gas protector en la soldadura por arco, como refrigerante de rotor en generadores eléctricos e incluso, como combustible para cohetes.
Análisis de laboratorio e investigación
Otro uso, menos conocido, del hidrógeno es el de gas portador en la cromatografía de gases (GC, por sus siglas en inglés). Este uso recientemente ha ganado popularidad como sustituto del helio, que ha sido históricamente el gas elegido como portador en la cromatografía de gases. Dado que la tecnología de los generadores de gas de hidrógeno comenzó a estar mucho más disponible, aunado a la creciente escasez y el consecuente aumento de los costes del helio, la generación de gas de hidrógeno se ha convertido progresivamente en una opción mucho más viable. Adicionalmente, los generadores pueden proporcionar cantidades consistentes y seguras de gas H2 al instrumento de cromatografía de gases, y su mayor velocidad, más óptima y alta que la del helio, permite un tiempo de análisis más rápido para muchos métodos. El helio, a diferencia del hidrógeno, es un recurso finito y debe ser extraído a través de la minería. Esto significa que su precio es dictado por la oferta y la demanda, lo que genera incertidumbre sobre su disponibilidad y la estabilidad de su precio.
Tecnología y justificación
La tecnología detrás de los generadores de hidrógeno ha evolucionado con el tiempo, y los primeros modelos no son particularmente sofisticados y frecuentemente requieren que los usuarios agreguen soluciones cáusticas al generador de hidrógeno para que este pudiera generar gas de hidrógeno, lo que no era seguro ni práctico. Sin embargo, tras numerosas décadas de desarrollo, la tecnología ha cambiado significativamente. Hoy en día, el hidrógeno de laboratorio está típicamente generado a través de la electrólisis de agua desionizada al utilizar una celda de Membrana de Intercambio de Protones (PEM, por sus siglas en inglés) y cada vez es menor la necesidad de los usuarios de manipular sustancias peligrosas para hacer operar el generador.
Una preocupación principal de los laboratorios gira en torno a la revalidación de los métodos para el uso del hidrógeno en los análisis actuales, muchos de los cuales han sido escritos solo con helio como gas portador y algunos han sido impuestos al uso del helio por los órganos rectores como requerimiento para cumplir los estándares y procedimientos de operatividad. Eso significa que cualquier cambio en el gas portador primero debe validarse, lo que implica un proceso costoso y que requiere mucho tiempo. De cualquier manera, se trata de un panorama transformador, que, a lo largo de los años, va actualizando más métodos para incluir la opción del hidrógeno como gas portador, gracias a la gran cantidad de información disponible sobre cómo llevar a cabo los métodos de traducción.
Además, aunque el tiempo perdido en la revalidación del método puede causar renuencia para cambiar el gas portador en la cromatografía de gases del helio al hidrógeno, la curva de Van Deemter (Figura 1) claramente demuestra la capacidad del hidrógeno de reducir ampliamente el tiempo de análisis. Eso hace que todo el proceso de validación se justifique a través de los significativos aumentos de la eficiencia laboral que el hidrógeno puede proporcionar al ser usado a largo plazo.
Figura 1: curva de Van Deemter
Una preocupación adicional comúnmente citada por laboratorios es en lo que respecta a la seguridad de producir hidrógeno in situ debido a las propiedades explosivas del gas hidrógeno. Estas preocupaciones son mitigadas por los generadores de hidrógeno de laboratorio, debido a que la cantidad de gas producido es tan pequeña que tomaría semanas para que la relación hidrógeno/aire alcanzase un nivel explosivo en un laboratorio estándar, incluso sin ventilación, en caso de que sucediera una fuga. Adicionalmente, los generadores de gas de hidrógeno Peak vienen con mejoradas características y estándares de seguridad en su composición, incorporando avanzados sistemas de alerta y autodiagnóstico, lo que significa que, si una fuga ocurre, el generador detendrá la producción y dejara saber al usuario que hay un problema que requiere solución.
El uso de los generadores de hidrógeno en el laboratorio está aumentando a medida que más y más laboratorios deciden dejar atrás las incertidumbres asociadas con el helio para actualizarse con un conveniente y predecible generador de hidrógeno in situ.
