Cuando alguien empieza a investigar generadores de agua hidrogenada, tarde o temprano se topa con dos siglas que aparecen constantemente en las fichas técnicas: PEM y SPE. Se utilizan muchas veces juntas, generan bastante confusión y hacen referencia a una parte fundamental del sistema que permite generar hidrógeno mediante electrólisis.
Pero ¿qué significan realmente? ¿PEM y SPE son dos tecnologías diferentes? ¿Y basta con que una botella indique “PEM/SPE” para saber que es de buena calidad?
Vamos a explicarlo de forma sencilla.
Qué significan las siglas PEM y SPE
PEM son las siglas de Proton Exchange Membrane (membrana de intercambio de protones), y SPE las de Solid Polymer Electrolyte (electrolito de polímero sólido). En la práctica, dentro del mundo de los generadores de agua hidrogenada, ambos términos describen el mismo componente central: una membrana de polímero sólido que separa físicamente el proceso de electrólisis en dos compartimentos, permitiendo que el hidrógeno molecular disuelto en el agua quede libre de subproductos no deseados.
Es habitual encontrar ambas siglas usadas indistintamente en fichas técnicas y certificaciones, y no es un error: la tecnología SPE es, en esencia, la aplicación de una membrana PEM al proceso de electrólisis del agua.
Cómo se genera el hidrógeno: electrólisis del agua
Todo generador de agua hidrogenada funciona mediante electrólisis: aplica una corriente eléctrica al agua para separar la molécula de H₂O en sus componentes, hidrógeno (H₂) y oxígeno (O₂), a través de dos electrodos (ánodo y cátodo).
El punto crítico es cómo se produce esa separación, porque no todas las tecnologías de electrólisis son iguales:
- Electrólisis sin membrana (electrodos desnudos): los electrodos están en contacto directo con la misma agua, sin ninguna barrera física entre ellos. Esto genera hidrógeno, pero también permite que el agua entre en contacto directo con los electrodos metálicos y con el proceso de oxidación que ocurre en el ánodo, lo que puede derivar en subproductos como cloro, ozono o incluso migración de metales hacia el agua, dependiendo de la composición del agua de origen y del material de los electrodos.
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Electrólisis con membrana PEM/SPE: una membrana de polímero sólido separa físicamente el compartimento del ánodo (donde se produce la oxidación y el oxígeno) del compartimento del cátodo (donde se produce la reducción y el hidrógeno). El agua que el usuario bebe solo entra en contacto con el lado catódico, aislado del proceso oxidativo.
En una botella de agua hidrogenada, el objetivo final no es almacenar grandes cantidades de hidrógeno como ocurre en una instalación industrial, sino conseguir que parte del hidrógeno molecular generado quede disuelto en el agua para poder consumirla posteriormente.
Por qué la membrana es la diferencia clave
La membrana no está ahí simplemente como un filtro. Es una parte activa del sistema electroquímico y cumple varias funciones importantes:
1. Separación. Mantiene separadas las zonas donde se producen las diferentes reacciones de la electrólisis.
2. Transporte de protones. Permite que los protones (H⁺) atraviesen el electrolito desde un lado del sistema al otro para que posteriormente pueda formarse hidrógeno molecular.
3. Control del proceso. Al separar las diferentes zonas de reacción, permite diseñar un sistema de electrólisis más controlado que uno formado simplemente por dos electrodos trabajando en el mismo medio.
La membrana es, por tanto, una pieza fundamental. Pero no todas las membranas son iguales.
¿Qué membrana debe tener una botella de agua hidrogenada?
Ya hemos visto que cuando una botella utiliza tecnología PEM, significa que incorpora una membrana que forma parte del proceso de generación de hidrógeno.
Pero aquí aparece otro detalle importante: no todas las membranas son iguales.
Podemos compararlo con la cámara de un teléfono móvil. Prácticamente todos los móviles actuales tienen cámara, pero eso no significa que todos hagan las mismas fotos. La calidad final depende del sensor, las lentes y otros componentes que utiliza cada fabricante.
Con una botella de agua hidrogenada ocurre algo parecido.
Que indique simplemente “tecnología PEM” nos dice cómo funciona el sistema, pero no nos dice necesariamente qué calidad tienen los componentes que utiliza.
Por eso merece la pena fijarse en qué membrana incorpora.
Una de las más reconocidas en este tipo de aplicaciones es Nafion™, una familia de membranas desarrollada originalmente por DuPont y actualmente comercializada por Chemours. Se utiliza desde hace décadas en diferentes aplicaciones electroquímicas y de producción de hidrógeno.
De hecho, dentro de su catálogo existen membranas específicamente utilizadas en generación de hidrógeno, como Nafion N115 y Nafion N117.
Existen diferentes tipos de membranas y también puede haber otras alternativas de buena calidad. Por eso, que una botella no utilice Nafion no significa automáticamente que sea mala.
Lo importante es que el fabricante explique qué está utilizando.
Si estás comparando botellas de agua hidrogenada, resulta mucho más interesante encontrar especificaciones como:
- tipo o fabricante de la membrana PEM;
- material de los electrodos;
- si los electrodos utilizan titanio, platino u otros materiales;
- y, finalmente, qué concentración de hidrógeno consigue realmente el dispositivo.
En cambio, si una botella únicamente anuncia “PEM/SPE” pero no proporciona ninguna información sobre sus componentes, sabemos bastante poco sobre cómo está construido realmente el generador.
Esto tampoco significa que necesariamente sea un mal producto, pero tenemos menos información para valorar su calidad.
Por ejemplo, en UVEPEM de KIVEN se especifica que el sistema utiliza una membrana Nafion 117 y electrodos de titanio recubiertos de platino. Son datos que permiten saber con más precisión qué componentes forman parte del sistema PEM, en lugar de quedarnos únicamente con la etiqueta genérica “tecnología PEM/SPE”.
Y hay algo todavía más importante: incluso utilizando una buena membrana y buenos electrodos, lo que realmente nos permite valorar el resultado final es saber cuánto hidrógeno molecular consigue disolver la botella en el agua.
En resumen
PEM y SPE son dos términos estrechamente relacionados que encontramos habitualmente en los generadores de agua hidrogenada. PEM hace referencia a la membrana de intercambio de protones, mientras que SPE describe el electrolito polimérico sólido utilizado en este tipo de sistema.
La membrana es una pieza fundamental porque participa en el transporte de protones y permite mantener separadas las diferentes zonas de la electrólisis. Pero saber que una botella utiliza tecnología PEM/SPE es solo el primer paso.
También conviene saber qué membrana utiliza, de qué materiales están hechos sus electrodos y, sobre todo, qué concentración de hidrógeno consigue realmente.
Porque dos botellas pueden anunciar exactamente la misma tecnología PEM y ofrecer resultados muy diferentes.
Nota: los datos técnicos incluidos en este artículo hacen referencia a especificaciones generales de la tecnología PEM/SPE en electrólisis del agua. Los valores concretos de concentración de H₂, ORP y certificaciones deben verificarse contra las especificaciones certificadas de cada dispositivo en particular.
Fuentes
- U.S. Department of Energy — información técnica sobre electrólisis y tecnología Proton Exchange Membrane (PEM).
- U.S. Department of Energy — descripción de las Polymer Electrolyte Membrane / Proton Exchange Membrane.
- Wang C. et al. Iridium-Based Catalysts for Solid Polymer Electrolyte Electrolyzer. Revisión sobre electrólisis SPE para producción de hidrógeno.
- Nafion™ — documentación técnica sobre membranas de intercambio iónico y aplicaciones en producción de hidrógeno.
