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Combustible de hidrógeno a partir de ácido fórmico
Una nueva investigación muestra que el ácido fórmico podría usarse como una fuente de hidrógeno segura y fácil de transportar para las pilas de combustible. Matthias Beller y sus colegas del Instituto Leibniz de Catálisis, en Rostock, Alemania, han encontrado una manera de convertir el ácido fórmico, un conservante común y agente antibacteriano, en gas hidrógeno a bajas temperaturas.
Hidrógeno bajo demanda: Una unidad generadora extrae hidrógeno del ácido fórmico y lo alimenta a una celda de combustible de membrana de electrolito de polímero que funciona con una computadora portátil.
Si bien el hidrógeno producido con este método podría no encontrar uso en vehículos de celda de combustible en el corto plazo, los investigadores dicen que el proceso podría producir cantidades suficientes para micro celdas de combustible que alimentan dispositivos electrónicos portátiles, como teléfonos celulares y computadoras portátiles.
El desafío de producir, almacenar y transportar hidrógeno de forma asequible ha impedido que las pilas de combustible se vuelvan populares. En lugar de transportar gas hidrógeno, es más práctico tener un material que contenga hidrógeno que se pueda descomponer para generar el gas donde se necesita. Actualmente, el metano y el metanol encabezan la lista de fuentes de hidrógeno para vehículos con pilas de combustible. Por lo general, se descomponen mediante reformado con vapor, que requiere temperaturas de más de 200 ° C y una unidad de reforma.
Los procesos que funcionan a temperaturas más frías no necesitarían un reformador ni mucha energía y, por lo tanto, podrían ser más adecuados para producir hidrógeno para celdas de combustible más pequeñas que alimentan dispositivos electrónicos portátiles. El nuevo proceso, que Beller y sus colegas describen en quimica APLICADA , trabaja a temperaturas de 26 a 40 ° C. Los investigadores mezclan ácido fórmico con aminas y exponen la mezcla a un catalizador a base de rutenio, que descompone el ácido en hidrógeno y dióxido de carbono.
La ventaja del ácido fórmico es [que] es un líquido ... y se maneja con relativa facilidad, dice Beller. Mientras que el ácido puro es corrosivo, la mezcla del ácido con aminas es benigna, dice.
El ácido fórmico también se puede utilizar directamente en una pila de combustible. Eso podría ser más fácil porque ahorra el paso adicional de convertirlo primero en hidrógeno. Tekion, con sede en Burnaby, Canadá, está trabajando con el gigante químico alemán BASF, el mayor productor de ácido fórmico, para comercializar una pila de combustible que utiliza ácido fórmico directamente. Tekion, que aún no tiene un producto en el mercado, afirma que sus celdas de combustible de ácido fórmico son más pequeñas y menos complejas que las celdas de combustible de metanol directo. Pero las pilas de combustible de ácido fórmico directo tienen el mismo inconveniente que encarece las pilas de combustible de metanol: ambas tecnologías son menos eficientes que las pilas de combustible de hidrógeno.
Beller señala que el uso de ácido fórmico para producir hidrógeno también tiene inconvenientes. En comparación con el metano y el metanol, el ácido fórmico tiene mucho menos hidrógeno. Si usa todo el hidrógeno en un kilogramo de metanol, obtiene 4,19 kilovatios-hora de energía, mientras que el hidrógeno en un kilogramo de ácido fórmico da 1,45 kilovatios-hora.
Eso podría hacer que el ácido fórmico sea una fuente de hidrógeno más cara que el metano o el metanol. Al mismo tiempo, el proceso requiere menos energía que el reformado con vapor y, con mejores catalizadores, los investigadores podrían hacer que los costos sean más favorables, dice Beller.
El ácido fórmico podría tener una oportunidad de llegar al mercado de las celdas de combustible de dispositivos electrónicos portátiles, sugiere Richard Farmer, quien lidera el equipo de producción y entrega de hidrógeno en el Laboratorio de Eficiencia Energética y Energía Renovable del Departamento de Energía.
Sin embargo, para producir grandes cantidades de hidrógeno para vehículos con pilas de combustible, el proceso tendría que compararse con el punto de referencia actual: reformado con vapor de metano. Con una pequeña unidad reformadora de vapor en una estación de servicio, dice Farmer, hemos alcanzado nuestro objetivo a corto plazo de tres dólares por kilogramo [de hidrógeno], libre de impuestos pero entregado.
Beller y sus colegas pueden tener un largo camino por recorrer para producir cantidades suficientes de hidrógeno barato para vehículos, pero ya están discutiendo su tecnología con dos compañías automotrices alemanas. También están trabajando con algunos ingenieros para construir un pequeño prototipo de automóvil que utiliza la tecnología y que debería estar listo en dos meses. Pero a corto plazo, dice Beller, los investigadores consideran al ácido fórmico como una fuente de combustible para la electrónica portátil. Actualmente, no apuntamos a un uso generalizado en automóviles; esto no tiene sentido.