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Nuevo material facilita el almacenamiento de grandes cantidades de gas natural
Los automóviles a gas natural siguen siendo un producto de nicho, excepto en unos pocos lugares del mundo, a pesar de que el combustible es económico y su combustión emite menos dióxido de carbono que la gasolina. Pero una nueva investigación sugiere que una clase novedosa de materiales sintéticos podría estimular una adopción más generalizada al hacer que sea más fácil y más barato alimentar los automóviles y almacenar la gasolina.
Una nueva forma de almacenar gas natural podría hacer que los automóviles de pasajeros que funcionan con combustible sean más populares.
Un obstáculo para estos vehículos es que a temperatura y presión atmosférica normales, el gas natural contiene mucha menos energía que el mismo volumen de gasolina. Una solución alternativa común es comprimir el gas y almacenarlo a alta presión, pero eso requiere costosas estaciones de servicio y tanques voluminosos que ocupan un espacio valioso en el automóvil. Comprimir el gas también desperdicia energía.
jeffrey largo , profesor de química e ingeniería química y biomolecular en la Universidad de California, Berkeley, y sus colegas recientemente demostrado una solución prometedora basada en materiales de diseño llamados estructuras metalorgánicas, que podrían permitir que los automóviles almacenen la misma cantidad de gasolina a una presión mucho más baja.
Una alternativa emergente al almacenamiento de gas natural comprimido (GNC) es el llamado almacenamiento de gas natural adsorbido (ANG), en el que el tanque se llena con un material poroso con una gran cantidad de superficie. El gas se almacena porque sus moléculas se adhieren a la superficie del material. Los sistemas de GNC almacenan gas a unas 250 atmósferas de presión, pero Long dice que su grupo tiene como objetivo diseñar un sistema ANG que pueda almacenarlo a entre 35 y 65 atmósferas. El almacenamiento a 35 atmósferas significaría que las personas que usan gas natural para calentar y cocinar en sus hogares podrían recargar sus autos en casa usando un compresor simple y económico, dice.
Todavía no hay vehículos ANG disponibles comercialmente, pero existe un gran interés en la tecnología y es bastante madura. Este proyecto fue apoyado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada del Departamento de Energía de EE. UU.-Energía, y el grupo de Long también recibió asistencia técnica de Ford Motor Company, que ha vendido casi 60,000 vehículos a GNC desde 2009.
Sin embargo, hasta ahora, la física ha limitado la gama de automóviles que utilizan sistemas ANG. El desafío ha sido desarrollar un material que adsorba el gas a la presión objetivo de 35 atmósferas, pero que también lo libere antes de que la presión alcance las cinco o seis atmósferas, la presión mínima a la que puede funcionar el motor. En sistemas previamente demostrados, demasiado gas permanece atrapado en el tanque y no se puede usar, dice Long.
Para evitar esto, el grupo utilizó marcos orgánicos de metal flexibles que son diferentes a los rígidos que se probaron antes en los sistemas ANG. Los materiales se expanden después de alcanzar cierta presión, abriendo sus poros para adsorber el gas durante el llenado. A una presión más baja, pero ligeramente más alta que la presión mínima a la que funciona el motor, los materiales colapsan y expulsan todo el gas para que el motor pueda usarlo.
Los nuevos resultados sugieren que los sistemas ANG basados en estos materiales podrían lograr mayores capacidades de almacenamiento y, por lo tanto, rangos más largos que los que eran posibles en los sistemas que usan materiales rígidos. Es una prueba de principio importante, pero se necesita una gran cantidad de trabajo de ingeniería antes de que se puedan comercializar sistemas basados en materiales como estos, dice Long.