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¿Una mejor forma de producir hidrógeno?
Un nuevo proceso para utilizar aleaciones de aluminio para generar hidrógeno a partir del agua podría hacer que los vehículos de pila de combustible sean más prácticos, dice Jerry Woodall , profesor de ingeniería eléctrica e informática en Purdue.
Gaseando: Esta aleación de aluminio extrae rápidamente oxígeno del agua, en el proceso formando óxido de aluminio y liberando gas hidrógeno. El hidrógeno podría usarse en lugar de gasolina en los automóviles.
Las pilas de combustible de hidrógeno son atractivas porque no producen emisiones nocivas, pero el gas hidrógeno es difícil de transportar y los vehículos de hidrógeno tienen un alcance limitado porque es difícil almacenar grandes cantidades de hidrógeno a bordo. Muchos investigadores están desarrollando métodos para almacenar más hidrógeno, incluido empaquetarlo en nanotubos de carbono o almacenarlo temporalmente en compuestos químicos. La solución de Woodall es almacenar hidrógeno como agua, separando el hidrógeno del oxígeno solo cuando es necesario para impulsar el vehículo.
A principios de este año, Woodall informó haber generado con éxito cantidades significativas de hidrógeno utilizando una combinación de aluminio y galio. En esos experimentos, sin embargo, la aleación contenía principalmente galio, lo que limitaba la capacidad de generación de hidrógeno del material y mantenía altos los costos. En una conferencia de nanotecnología el viernes, Woodall presentará un nuevo trabajo que muestra que el proceso tiene éxito con una aleación que contiene 80 por ciento de aluminio. Esto podría hacer que el sistema sea mucho más práctico al reducir la cantidad de galio caro y al mismo tiempo aumentar la cantidad de material activo.
El proceso de Woodall funciona debido a la fuerte afinidad del aluminio por el oxígeno, que hace que el metal rompa el agua, formando óxido de aluminio y liberando hidrógeno. Este proceso químico básico es, por supuesto, bien conocido, pero el problema ha sido que tan pronto como el aluminio se expone al aire, forma rápidamente una capa delgada de óxido de aluminio que sella la mayor parte del aluminio y evita que reaccione con él. agua. La visión de Woodall, dice Sunita Satyapal , que dirige el programa de almacenamiento de hidrógeno del Departamento de Energía (DOE), utilizará galio para evitar que esta capa selle completamente el aluminio. Aunque todavía no se comprenden los mecanismos moleculares, se sabe que el galio provoca huecos en la capa de óxido que permiten que el aluminio reaccione rápidamente con el oxígeno del agua, pero no con el oxígeno del aire.
Woodall prevé un sistema en el que los gránulos de aluminio se entregarían a las estaciones de servicio donde los conductores cargarían alrededor de 50 kilogramos de gránulos y 20 kilogramos de agua en contenedores separados, y los dos se mezclarían según sea necesario para generar hidrógeno y óxido de aluminio. (Esto proporcionaría el equivalente a unos 60 kilogramos de gasolina, dice Woodall). El óxido de aluminio se puede reciclar empleando el mismo proceso que se usa para las latas de aluminio, y el galio se puede separar fácilmente del óxido de aluminio y volver a usarse.
Pero la electricidad necesaria para reciclar el aluminio podría ser un problema, ya que sería una fuente importante de contaminación a menos que provenga de fuentes limpias como la solar o la eólica. Además, Satyapal dice que la eficiencia energética del proceso no alcanza los objetivos del DOE.
El DOE, junto con las compañías petroleras y automotrices, ha establecido metas para la cantidad de hidrógeno que debe almacenarse a bordo de un vehículo, con el objetivo de brindar el mismo rango que los autos a gasolina sin cambiar el diseño del vehículo o reducir el espacio de carga y pasajeros. Woodall dice que puede cumplir los objetivos de los automóviles y otros vehículos ligeros, en parte reciclando el agua producida por las pilas de combustible. Sin embargo, el DOE estima que el proceso de Woodall ocuparía demasiado espacio porque, entre otras razones, es probable que reciclar el agua no sea práctico, dice Satyapal.
Woodall está trabajando con AlGalCo, una startup con sede en West Lafayette, IN, para comercializar el proceso. Los productos iniciales de la empresa serán generadores de pilas de combustible que funcionan con hidrógeno producido con una versión de su aleación de aluminio.