INVESTIGACIÓN

Nuevo paradigma para el almacenamiento de hidrógeno

Un equipo científico desarrolla un sistema de almacenamiento de hidrógeno de tamaño nanométrico para aumentar la eficiencia.

El químico Vitalie Stavila de Sandia National Laboratories, a la izquierda, con el científico computacional Brandon del Wood Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, centro, y Lennie Klebanoff. Foto por Dino Vournas.
El químico Vitalie Stavila de Sandia National Laboratories, a la izquierda, con el científico computacional Brandon del Wood Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, centro, y Lennie Klebanoff. Foto por Dino Vournas.

Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, los Laboratorios Nacionales Sandia, la Universidad Mahidol de Tailandia y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han aprovechado el nanoconfinamiento para desarrollar un eficiente sistema de almacenamiento de hidrógeno de estado sólido que podría ser una bendición para los vehículos impulsados por hidrógeno.

El hidrógeno es un portador de energía excelente, pero el desarrollo de materiales ligeros de estado sólido para un almacenamiento compacto de baja presión es un desafío enorme.

Hidruros metálicos complejos son una clase prometedora de materiales de almacenamiento de hidrógeno, pero su viabilidad normalmente está limitada por la absorción de hidrógeno y la liberación lenta. El nanoconfinamiento  (infiltrarse en el hidruro de metal dentro de una matriz de otro material tal como carbono) puede, en ciertos casos, ayudar a que este proceso sea más rápido al acortar caminos de difusión de hidrógeno o cambiando la estabilidad termodinámica del material.

Sin embargo, el equipo de investigación mostró que el nanoconfinamiento puede tener otra consecuencia potencialmente más importante. Ellos han encontrado que la presencia de "nanointerfaces" internas dentro de hidruros nanoconfinados puede alterar las fases que aparecen cuando el material es sometido a ciclos.

Los investigadores examinaron el nitruro de litio de alta capacidad (Li 3 N) bajo nanoconfinamiento. Usando una combinación de técnicas teóricas y experimentales, se demostró que las vías para la absorción y liberación de hidrógeno se cambiaron fundamentalmente por la presencia de nanointerfaces, lo que lleva drásticamente al rendimiento más rápido y la reversibilidad. 

La investigación se apoya a través del Consorcio de Investigación Avanzada de Materiales de Almacenamiento de Hidrogeno (enlace externo) del Departamento de Energía Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable, Oficina de Tecnologías de Células de Combustible.

La hidrogenación

hidrógeno

La hidrogenación forma una mezcla de amida de litio e hidruro (azul claro) como una envoltura exterior alrededor de una partícula de nitruro de litio (azul oscuro) nanoconfinada en carbono. El nanoconfinamiento suprime todas las otras fases intermedias para evitar la formación de interfaz, que tiene el efecto de mejorar considerablemente el rendimiento de almacenamiento de hidrógeno.

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