Partículas de tamaño micrométrico encerradas en membranas de polímero a medida
El equipo de Hereon desvela cómo los hidruros metálicos pueden almacenar mejor el hidrógeno
Los hidruros metálicos se consideran un material de vanguardia para el almacenamiento de hidrógeno. Estos hidruros funcionan aún mejor si las partículas de hidruro de tamaño micrométrico están recubiertas de una fina película de polímero. Gracias a una sofisticada técnica de microscopía, un equipo del Helmholtz-Zentrum Hereon ha conseguido mostrar con detalle cómo se transforman las partículas recubiertas de polímero durante la carga y descarga de hidrógeno. Los resultados son alentadores y acercan el uso práctico de la nueva tecnología. Los resultados se presentan en la revista científica Advanced Materials Technologies.
Ambas imágenes de los hidruros metálicos se tomaron con un microscopio electrónico de barrido/microanálisis de rayos X de dispersión de energía.
Hereon/ Clarissa Abetz
El hidrógeno se considera un componente vital de la transición energética: puede producirse a partir de la energía solar o eólica y, por lo tanto, almacena energía verde en forma de portador energético respetuoso con el medio ambiente, proporcionando energía también por la noche y durante los periodos de vientos tranquilos. El hidrógeno también actúa como combustible neutro para los coches y camiones con pila de combustible, permitiendo una mayor autonomía que los vehículos con batería. Sin embargo, los depósitos de gas a presión habituales para los vehículos de hidrógeno siguen siendo demasiado voluminosos y su forma cilíndrica es difícil de acomodar. Por ello, los expertos están trabajando en una alternativa: el almacenamiento de hidruros metálicos. Los compuestos metálicos molidos en polvos finos pueden aglutinar el hidrógeno en cantidades asombrosas. Una unidad de almacenamiento de hidruros metálicos puede almacenar hasta un 50% más de hidrógeno que un depósito de 700 bares de presión del mismo tamaño y, debido a las bajas presiones, tiene una forma conformable.
El Helmholtz-Zentrum Hereon ha desarrollado y patentado un sistema de hidruros metálicos especialmente eficaz. "Aquí combinamos varios hidruros juntos", explica Thomas Klassen, director del Instituto de Tecnología del Hidrógeno de Hereon y profesor de la Universidad Helmut Schmidt de Hamburgo. "Estos hidruros reaccionan entre sí proporcionando energía adicional para la descarga de hidrógeno". Esto reduce la temperatura necesaria para la descarga, y el sistema se vuelve más eficiente energéticamente.
Protección contra el oxígeno
Sin embargo, existen dos limitaciones. Por un lado, los distintos componentes de los hidruros no deben separarse demasiado entre sí durante la carga de hidrógeno, porque entonces su reacción durante la descarga sería demasiado lenta. Por otro lado, las partículas de hidruro metálico son susceptibles de oxidarse en la superficie, bloqueando el acceso al hidrógeno. "Ambos problemas pueden paliarse recubriendo los granos con un polímero", afirma Volker Abetz, director del Instituto Hereon de Investigación de Membranas y profesor de la Universidad de Hamburgo. "Este polímero sólo permite el paso del hidrógeno, pero no del oxígeno, y evita la separación a larga distancia de los diferentes hidruros metálicos".
En realidad, este truco del polímero se conoce en el laboratorio desde hace tiempo. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro qué ocurría exactamente. Mediante sofisticadas técnicas de imagen, los equipos de Abetz y Klassen han podido visualizar los cambios durante la carga y la descarga. En un principio, los expertos produjeron muestras de hidruro metálico extremadamente finas y de capa fina. A continuación, examinaron estas muestras con un microscopio electrónico de barrido especial. El resultado fueron imágenes de alta resolución de los granos de hidruro metálico de tamaño micrométrico recubiertos por el polímero, tanto en estado de carga como de descarga.
Un trabajo excelente
"Como el método es específico para cada elemento, los distintos hidruros metálicos pueden distinguirse entre sí", explica Abetz. Las mediciones demuestran que el recubrimiento de polímero sirve de excelente protección contra el oxígeno. "Además, también pudimos observar que la encapsulación en polímeros impide realmente el engrosamiento y la segregación de los distintos componentes de los hidruros metálicos", añade Klassen. "A lo largo de muchos ciclos, el sistema puede cargarse y descargarse rápidamente con hidrógeno. Por tanto, los polímeros hacen un trabajo excelente".
Basándose en estos nuevos conocimientos, los expertos de Hereon pueden ahora optimizar sistemáticamente los hidruros metálicos recubiertos de polímeros. Los planes futuros incluyen la búsqueda de polímeros mejorados y adaptados que puedan utilizarse para recubrir las partículas de hidruros de forma aún más eficaz. En el marco de un proyecto posterior, junto con socios de la Universidad Técnica de Hamburgo y de la Universidad de Hamburgo, así como con una empresa comercial, los investigadores desean probar el concepto de recubrimiento polimérico para sistemas de almacenamiento de hidrógeno estacionarios, aumentando así considerablemente su durabilidad.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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