Es un gran honor para mí recibir la investidura como Doctor Honoris Causa por esta Universidad a la que me unen fuertes lazos tanto de trabajo como de amistad y debo decir que he podido alcanzar este honor gracias a la Electroquímica. 

La Electroquímica es la asociación de dos realizaciones del genio creativo del hombre mediante las cuales ha modificado las condiciones de su existencia, la Electricidad de una parte y la Química de otra. 

Algunas de las realizaciones de la Electroquímica son tan conocidas que no es necesario que hable de ellas en este momento. Nadie ignora la existencia de los acumuladores, sobre todo de la batería de su coche, especialmente cuando rehusa arrancar en el momento en que mas necesidad se tiene de ello, ni la utilidad de las pilas o su capacidad de adaptación en la miniaturización. 

Se conoce quizás también, el papel que juega la Electroquímica en la preparación de algunos productos industriales importantes como el aluminio, el cobre, el cloro, el sodio e incluso el nylon. 

Sin embargo, se conoce menos el papel de la Electroquímica en el proceso de pintado de la carrocería de los automóviles, en la elección de los materiales para la construcción de las grandes estructuras metálicas y en su protección, en el análisis de nuestro medio ambiente, en la purificación y/o desalinización de las aguas e incluso en Medicina. 

La Electroquímica aparece en sus inicios como la única posibilidad, sin precedentes en ese momento, de producir corriente de manera permanente, a partir de un sistema constituido por un apilamiento de discos de cobre y zinc unidos unos con otros de una manera particular y separados por telas empapadas por una disolución salina. Volta acababa de realizar de esta manera la primera pila, allá por el principio del año 1800. 
 

El objetivo de Volta era comprender y explicar una experiencia de fisiología de Galvani: cuando este último aplicaba entre dos puntos diferentes del cuerpo de una rana las dos extremidades de una pinza metálica constituida por dos metales diferentes, observaba violentas contracciones en el animal. ¡Quién hubiera podido imaginar que de esta experiencia, anodina para un espíritu vulgar, nacían a la vez una de las ramas más importantes de la Química-Física y las aplicaciones a las que he hecho referencia anteriormente! 

Sin embargo, las mentes más despiertas de esa época no desaprovechan la ocasión que estas experiencias le brindan, y así, las consecuencias del empleo de la fuente de corriente descubierta por Volta, se muestran de una riqueza sorprendente tanto para el desarrollo de las leyes de la Electricidad como para el de la Química. 

El empleo de la pila de Volta, capaz de proporcionar corriente a partir de las transformaciones químicas -debería decir electroquímicas- sufridas por los discos de cobre y zinc, demostró de modo inmediato su gran utilidad para provocar nuevas transformaciones no conocidas en química. Así, Nicholson y Carlisle, fueron capaces de descomponer el agua en sus elementos constitutivos, hidrógeno y oxígeno.  

Poco tiempo después, en 1807, este nuevo y original medio de descomponer la materia en sus elementos conducía a Davy al descubrimiento del sodio, del potasio y del cloro. 

Faraday, un prestigioso alumno de Davy, proporcionaba a la Electroquímica, en 1833 y 1834, sus primeras leyes cuantitativas, estableciendo la proporcionalidad entre la cantidad de materia formada por el paso de corriente y la cantidad de electricidad utilizada. Al mismo tiempo inventa los términos, hoy universalmente empleados, de: electrolito, electrodo, cátodo, ánodo, ión, catión, anión. Sus leyes han contribuido de manera decisiva, al establecimiento de la teoría atómica de la materia y, sobre todo, de la teoría atómica de la electricidad, teoría que se verá confirmada por el descubrimiento del electrón en 1896. 

En 1835 se abre una nueva etapa en la Química Cualitativa, Berzelius, un sabio sueco cuya obra científica ilumina la Química del siglo XIX, introduce el concepto de catálisis. Según este concepto, ciertas reacciones se pueden producir más rápidamente en presencia de una sustancia extraña a la reacción. Esta sustancia, que permanece inalterada al final de la reacción, será llamada catalizador. La Industria Química no podría ser concebida, tal como existe hoy en día, sin la existencia de la catálisis. 

Retomando las experiencias de Nicholson y Carlisle, Grove demostrará en 1839 con el mismo dispositivo experimental y utilizando el hidrógeno y oxígeno generado en este experimento, que podía obtenerse, corriente eléctrica a condición de emplear electrodos de platino. Grove justifica esta obtención de corriente utilizando los principios de la catálisis recientemente descubierta por Berzelius; el platino de los electrodos actuaba como catalizador. Profundizando en su análisis, Grove llegará en 1842 a la conclusión de que el funcionamiento de la nueva pila, a la que dará el nombre de pila voltaica a gas, sería tanto mejor cuanto mayor fuera la superficie de contacto entre el catalizador, los gases y la disolución. Para lograr esta condición deposita por la acción de la corriente producida por una pila, platino finamente dividido sobre los mismos electrodos de platino. 

Esta observación fundamental del papel que juega el área de contacto del catalizador con los reactivos es la base del desarrollo de la catálisis heterógena tanto en fase líquida como en gaseosa. 

Como se verá, los trabajos posteriores buscarán cuantificar, con mayor precisión y significación física, lo que después se llamará área reaccional del catalizador, concepto diferente al área geométrica. Antes de examinar este aspecto del problema, es importante remarcar que la pila de Grove, largo tiempo considerada como una curiosidad de laboratorio, contenía la semilla de los principios que hoy han conducido a la construcción de los generadores de energía eléctrica estudiados y empleados por la NASA en los proyectos Géminis, Apolo, y ahora, en las misiones de los transbordadores espaciales. 

Será necesario esperar cerca de un siglo, es decir, hasta el principio de los años 20, para que el catalizador, este objeto misterioso que aparentemente no se transforma, comenzara a ser estudiado de forma cuantitativa, gracias, en particular, a los trabajos de Langinuir. Estos trabajos sobre la Química de Superficies, abrieron un capítulo totalmente nuevo de la Química y fueron reconocidos en 1932, por la concesión del premio Nobel a su autor. 

En esta época, los estudios se centraban indistintamente sobre superficies en contacto con líquidos o con gases. En este último caso, los electrodos de la pila de Grove despertaban gran curiosidad, en particular, en relación con la medida de la superficie real del catalizador dividido y con el desarrollo de los métodos necesarios para realizarla. Los electrodos de platino demostraron poseer un mucho más complejo que lo que se podía imaginar inicialmente. Bowden y Rideal demostraron en 1928, la formación de compuestos superficiales de oxígeno e hidrógeno cuyo espesor no excede una capa atómica. Desde entonces, estos compuestos han proporcionado un método para la medida de la superficie del catalizador accesible a las especies químicas. Este método fue discutido por Bowden en un artículo publicado ese mismo año en la célebre revista Nature. El interés de este trabajo fue también poner en evidencia la formación de una capa de hidrógeno, llamada hidrógeno libre. Esta conclusión chocaba frontalmente contra las previsiones termodinámicas admitidas y mostraba la diferencia que podía existir entre la Química o Electroquímica de Superficies y la Química en fase homogénea. El químico-físico ruso Alexander Fruinkin, cuyo centenario se celebrará el año próximo, a pesar de rehusar inicialmente las conclusiones de Bowden y Rideal, las aceptó rápidamente, y contribuyó destacadamente, con la ayuda de los numerosos investigadores de su laboratorio, al desarrollo de la Electroquímica de Superficies. Los electrodos de platino se convirtieron en el modelo ideal para los estudios de catálisis tanto en fase líquida como en gaseosa. Ershler y Frumkin demostraron en 1939 que cualquiera que sea la forma física bajo la cual se presenta el platino: finas partículas o metal masivo con superficie lisa, siempre se obtenían las mismas capas de hidrógeno. Con esta demostración se demostraba falsa la observación, tantas veces realizada, de que sólo las superficies divididas podían formar estas capas de hidrógeno. 

Estos estudios condujeron a una descripción cuantitativa y detallada de las propiedades superficiales del catalizador en contacto con la fase líquida, propiedades constantes cualquiera que sea su modo de obtención. La reproducibilidad del catalizador permitía así definir un estado estandar de la superficie. 

El término electrocatálisis introducido en 1934 para describir las reacciones electroquímicas en las que el metal del electrodo desempeña un papel catalítico, como sucedía en la pila de Grove, tomaba así un sentido exacto gracias a la reproducibilidad del estado del catalizador. Sin embargo, este término no se impondrá entre los electroquímicos hasta el año 1963. 

El principio de la catálisis invocado por Grove, hoy en día electrocatálisis, se revela, después de transcurrido más de un siglo, como unos de los más fecundos de la historia de la Electroquímica. Él ha jugado un papel fundamental en el acercamiento natural entre la ciencia de superficies, dominada en sus principios por una aproximación más física que química, y la electroquímica de los procesos controlados por la superficie del electrodo. El papel así jugado por la electrocatálisis acentúa el carácter pluridisciplinar inicial de la Electroquímica. Esta aproximación sugería que la estructura cristalina superficial del catalizador debía jugar un papel importante en los procesos de absorción y, particularmente, en el de hidrógeno. Esta sugerencia era de extrema importancia puesto que situaba el problema en su verdadero nivel, es decir, a la escala atómica de la superficie y de las especias absorbidas. 

Un metal masivo o un polvo metálico están constituidos por pequeños cristales cuyas facetas poseen estructuras atómicas periódicas diferentes. De este modo se comprende que los catalizadores de platino estudiados hasta entonces solamente habían proporcionado informaciones no diferenciadas en relación con la heterogeneidad cristalina. 

En 1965, Will publicó la primera tentativa de demostración del papel que juega la estructura cristalina superficial de los electrodos de platino en relación con sus propiedades de adsorción de hidrógeno. Para ello empleaba muestras constituidas por un solo cristal tallado según las direcciones cristalinas principales. Desgraciadamente, la experiencia tropezó con una dificultad insalvable en esos momentos. La superficie de un sólido está constituida solamente por la capa más externa de átomos que, fácilmente, puede recubrirse selectivamente por ciertas sustancias químicas del entorno que modifican radicalmente las propiedades de la superficie. En este caso se dice que el catalizador está envenenado o bloqueado. De forma general, cuanto más activo es un catalizador, más fácilmente se envenena. Este es el caso de los metales de la familia del platino que constituyen los catalizadores más activos y cuyo espectro de utilización es el más grande. 

Will no tenía a su disposición más que un solo método para eliminar la capa de veneno, método electroquímico, del que hizo uso. El inconveniente del método empleado es que, sin que aparezca claramente, modifica el ordenamiento atómico de la superficie y no deja más que algunos vestigios de la estructura inicial. Sin embargo, quedaban los suficientes para que Will detectara que las propiedades de adsorción de una superficie sumergida en una disolución dependían de la orientación del cristal elegido para hacer la experiencia. Esta conclusión fue rechazada en los trabajos aparecidos al principio de los años 70 en relación con la dificultad que mencionaba anteriormente. 

Al final de este decenio, varios equipos de Estados Unidos reexaminan el problema aplicando los métodos de la Física de Superficies. Sus trabajos permiten reafirmar las conclusiones de Will. Sin embargo, estos investigadores se enfrentaron con la misma dificultad que él. El envenenamiento de la superficie por las impurezas incontroladas captadas por las muestras durante la experiencia, les impedía alcanzar las propiedades intrínsecas de absorción de superficies atómicamente ordenadas. 

En 1979, en colaboración con un pequeño equipo de la Universidad de Grenoble, pudimos, por primera vez, establecer las propiedades de absorción intrínsecas a estas superficies ordenadas. Para ello, debimos emplear un método completamente nuevo, fuera del dominio normal de la Ciencia de Superficies. Los resultados publicados en 1980 estaban cuantitativamente de acuerdo con las densidades atómicas superficiales de las muestras monocristalinas. Las superficies ordenadas de platino mostraban propiedades de absorción que nunca habían sido previamente observadas. 

A partir de nuestras muestras monocristalinas y variando las condiciones experimentales, era posible reproducir todos los resultados encontrados hasta entonces y explicar su origen. Así, por ejemplo, fuimos capaces de reconstruir la experiencia de Will y cuantificar exactamente el alejamiento de la idealidad de las muestras empleadas por él. 

Aunque estos resultados, al igual que las técnicas experimentales, fueron recibidos inicialmente con escepticismo, comenzaron a imponerse en la comunidad electroquímica a partir de 1986. 

Aparte de las propiedades de absorción electroquímica, inicialmente estudiadas, todas las propiedades electrocatalíticas se revelaron fuertemente dependientes de la estructura cristalina supeficial del catalizador. Los trabajos desarrollados sobre este tema desde 1988 en el Departamento de Química-Física de la Universidad de Alicante, a cuyos miembros deseo agradecer su amistad y confianza, han proporcionado ya una amplia cosecha de nuevos resultados que han sido retomados por otros laboratorios, en particular en Japón y Estados Unidos. 

Estos resultados se significan por la ruptura que introducen con los habidos en un pasado muy reciente. Sin embargo, proporcionan al mismo tiempo informaciones que permiten analizar la causa de esta ruptura. Al igual que toda nueva teoría debe explicar a las anteriores, del mismo modo, toda nueva propiedad descubierta debe explicar las propiedades anteriormente observadas. Esto es lo que exactamente fue comprobado en los trabajos citados precedentemente. 

Este lento proceso que acabo de describir, que se extiende durante más de un siglo y medio y que pasa a la vez del conocimiento cualitativo al cuantitativo y del macroscópico al definido microscópicamente, constituye la esencia misma del progreso en la investigación fundamental. 

En este transcurrir, cada etapa nos traslada a un estado superior del conocimiento que al final emerge pronto o tarde en un dominio de aplicación previsto o imprevisto o se transforma en un medio de acción o de decisión. 

En el caso que hoy nos ocupa, un cierto número de dominios de actividad, que pueden, a medio término, beneficiarse de los resultados de esta investigación, están bien identificados; otros vendrán, posteriomente a sumarse, que, quizás, nos sorprenderán. 

Esta excursión que acabamos de realizar en una área particular de la historia de las Ciencias, podría ser repetida, fielmente, para muchas otras disciplinas. Su esquema está dado por la lógica misma del desarrollo de la Ciencia. Debemos, pues, regresar de esta excursión convencidos de que la investigación fundamental es una de las inversiones más útiles que una nación pueda hacer, no solamente para su propio futuro sino también para el futuro del hombre. Este convencimiento debe permanecer aunque los resultados no sean directamente asimilables por las necesidades económicas del momento. La realización de esta inversión es un arduo problema para nuestra sociedad pero todas las soluciones que sean propuestas deberán tener en cuenta el respeto y la protección de la libertad e independiencia de la elección intelectual del investigador, sea ésta o no conciliable con las elecciones económicas o con las exigencias de la tecnología. 

A modo de conclusión, querría compartir con Uds. algunos extractos de un texto, muy breve, de un gran sabio universal, Louis de Broglie. Las idas que en él desarrolla pudieran tener algún interés en este tema. 

L'histoire des Sciences montre que dans leur domaine, les plus grands progrès ont été effectués par des penseurs audacieux qui ont aperçu des voies nouvelles et fécondes que d'autres n'apercevaient pas. Si les idées des savants de génie qui ont été les promoteurs de la science moderne avaient été soumises à des commissions de spécialistes, elles leur auraient sans nulle doute parues extravagantes et auraient été écartées en raison même de leur originalité et de leur profondeur. 

Tandis que, par la force même des choses, s'appesantit sur la recherche et sur l'enseignement scientifique le poids des structures administratives et des préocupations financières et la lourde armature des réglementations et des planifications, il devient plus indispensable que jamais de préserver la liberté de la recherche et la libre initiative des chercheurs originaux parce qu'elles ont toujours été et resteront toujours les sources les plus fécondes des grands progrès de la Science. 

"Nécessité de la liberté dans la recherche scientifique" 

Louis de Broglie 
25 avril 1978