Un nuevo material cuadriplica la capacidad de almacenamiento de hidrógeno
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Este avance podría mejorar la economía del hidrógeno y proporcionar una forma más eficiente y segura de utilizar esta fuente de energía limpia para aplicaciones industriales.
El hidrógeno se considera un elemento clave para las necesidades energéticas futuras debido a sus métodos de producción renovables y su uso para generar electricidad y calor. Industrias como la del acero, el vidrio, el cemento y la química podrían beneficiarse de la energía del hidrógeno. Podría mejorar el transporte marítimo y el transporte internacional al servir como fuente de energía y también ayudar a estabilizar la red eléctrica almacenando el exceso de energía procedente de fuentes renovables.
Investigadores de Skoltech, junto con colaboradores internacionales de China, Japón e Italia, así como el Instituto Shubnikov de Cristalografía de la Academia de Ciencias de Rusia, han desarrollado un material que mejora las capacidades de almacenamiento de hidrógeno. Sus resultados muestran que los nuevos compuestos pueden almacenar hasta cuatro veces más hidrógeno que los materiales existentes, lo cual es importante para el papel del hidrógeno en una economía sostenible con bajas emisiones de carbono. Sin embargo, almacenar hidrógeno plantea desafíos. El hidrógeno es muy ligero, reactivo y difícil de contener debido a su pequeño tamaño molecular. Esto le permite escapar fácilmente de los contenedores, lo que genera posibles fugas y riesgos para la seguridad. Los métodos de almacenamiento tradicionales, como la compresión o la licuación, son caros e ineficientes y reducen el potencial energético del hidrógeno.
Para superar estos desafíos, el equipo se centró en métodos de almacenamiento de productos químicos que incorporan hidrógeno en materiales sólidos. El estudio introduce dos nuevos compuestos, el heptahidruro de cesio (CsH7) y el nonahidruro de rubidio (RbH9), que pueden almacenar átomos de hidrógeno a una velocidad de siete y nueve átomos por átomo de metal, respectivamente. Estas tasas superan las de los materiales anteriores, lo que convierte a estos compuestos en los materiales con mayor densidad de hidrógeno conocida.
El proceso de síntesis implica la reacción de borano de amoníaco con cesio o rubidio para producir amidoboranos de cesio o rubidio. Cuando estos amidoboranos se calientan, se libera hidrógeno, que es forzado a entrar en las estructuras de la red cristalina de los nuevos compuestos bajo una presión extrema. Esto es posible gracias a una celda de yunque de diamante que aplica una presión de hasta 100.000 veces la presión atmosférica. El éxito de estos nuevos materiales no solo conduce a soluciones de almacenamiento de hidrógeno más eficientes, sino que también está en línea con las predicciones teóricas y ha sido confirmado por diversas técnicas analíticas, incluido el análisis de rayos X, la espectroscopia Raman y la espectroscopia de reflexión/transmisión. Los experimentos futuros tienen como objetivo producir estos materiales a presiones más bajas para mejorar su aplicación práctica y escalabilidad, transformando potencialmente la forma en que se almacena y transporta el hidrógeno en los sistemas energéticos.
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