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Tanques de combustible de hidrógeno reciclable
Un desafío en el uso del hidrógeno como combustible de transporte, además de encontrar una fuente limpia y barata del combustible en sí, es cómo almacenarlo de manera segura y reversible sin ocupar demasiado espacio. El hidrógeno tiene una densidad baja, por lo que es necesario confinarlo a presión, lo que representa un peligro para la seguridad, o químicamente o en un material absorbente.
En el almacenamiento de productos químicos, el hidrógeno se une a las moléculas en un material sólido como el amoniaco borano. La ventaja del almacenamiento químico es que estos materiales son sólidos inertes y el hidrógeno se puede eliminar fácilmente para reaccionar en una celda de combustible. Pero los materiales en desarrollo para almacenar hidrógeno químicamente tienen una limitación importante: repostarlos una vez que se han gastado requiere una gran cantidad de energía. Ahora los investigadores han desarrollado una serie de reacciones para repostar el material de almacenamiento de hidrógeno de alta densidad, amoniaco borano a temperaturas más bajas a través de un proceso que consume mucha menos energía.
El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) se ha fijado el objetivo de un automóvil de celda de combustible de hidrógeno que pueda viajar 300 millas en un solo tanque de combustible utilizando almacenamiento químico de hidrógeno. Los coches se llevarían a un centro para cambiar los tanques gastados por nuevos, y los tanques gastados se regenerarían en una planta.
La capacidad de un material para almacenar hidrógeno químicamente se mide como el porcentaje de su peso absorbido por el elemento; Para cumplir con sus objetivos, la referencia del DOE para los materiales de almacenamiento de hidrógeno es del 6 por ciento en peso para 2010 y del 9 por ciento para 2015. La buena noticia sobre el amoníaco borano es que puede alcanzar o superar los objetivos de volumen y peso establecidos por el DOE. dice Jamie Holladay , ingeniero de investigación senior en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. El borano de amoniaco contiene un 19,6 por ciento de hidrógeno en peso. El desafío es la regeneración del combustible gastado, dice.
Una vez que obtiene el hidrógeno del borano de amoníaco, no puede simplemente presurizarlo con más hidrógeno para regenerar el combustible, porque esto consume demasiada energía, dice John Gordon , químico investigador del Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México. Con el fin de averiguar qué reacciones funcionarían mejor sin tener que probar cientos en el banco, los químicos de Los Alamos colaboraron con David Dixon , profesor de química en la Universidad de Alabama, que desarrolló algoritmos para predecir la energía de las reacciones. Luego, el grupo probó las químicas más prometedoras y descubrió que usar un catalizador de estaño y regenerar el material en varios pasos requería mucha menos energía que impulsar la reacción directamente.
Por supuesto, queda un problema importante antes de que los coches de pila de combustible de hidrógeno se vuelvan prácticos: desarrollar métodos mejorados para producir combustible de hidrógeno en primer lugar, un desafío en el que están trabajando otros investigadores.