Boletín UNAM-DGCS-484
Ciudad Universitaria
 Alejandra López Suárez |
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final del boletín
INVESTIGAN MATERIAL QUE
AL HIDROGENARSE TIENE APLICACIONES POTENCIALES EN EL TRANSPORTE
·
El Ti-6Al-4V, una aleación del titanio,
tiene potenciales propiedades para ser utilizado en la construcción de celdas
de combustible
·
Se desprende de las investigaciones de
la especialista del Instituto de Física de
·
Resiste más ciclos de hidrogenación a
presión atmosférica, soporta la corrosión y puede contener más átomos de
hidrógeno por celda unitaria por ser una aleación alfa+beta, apuntó
El
material denominado Ti-6Al-4V o TiAlV –una aleación
formada en 90 por ciento de titanio, seis de aluminio y cuatro por ciento de vanadio–, tiene potenciales propiedades de ser utilizado en
la construcción de celdas de combustible de hidrógeno (H2) útil en el sector
del transporte, revelan las investigaciones de la especialista del Instituto de
Física de
La
aleación tiene múltiples ventajas sobre otros materiales que se estudian con el
mismo propósito, como las de titanio-fierro, titanio-cromo o el magnesio, pero
que presentan inconvenientes como la oxidación, la fragilidad o que necesitan
estar al vacío para absorber el hidrógeno, por lo que a presión atmosférica su
almacenamiento es mucho menor, explicó.
El
TiAlV utilizado como almacenador
de hidrógeno, dado a conocer en publicaciones internacionales como el International
Journal of Hydrogen Energy y el Journal of Alloys and Compounds,
podría ser una buena opción para enfrentar la contaminación y disminuir el
costo de los autos “limpios”, señaló.
El
efecto invernadero y el calentamiento global provocados por los hidrocarburos
fósiles como el petróleo, lo mismo que la escasez de combustibles, hacen
necesaria la búsqueda de fuentes alternas y limpias de energía, sobre todo para
el transporte, indicó López Suárez.
Por ejemplo, en
Para
enfrentar ese panorama, se investigan nuevas tecnologías que permitan usar, de
forma cotidiana, otros energéticos, como el hidrógeno, dijo la científica. Éste
es un elemento abundante en la naturaleza, se encuentra en las afluentes y en
el aire, y al quemarlo se crea un subproducto “limpio”, el agua. De ahí que se
intente aprovecharlo.
No
obstante, aclaró, se enfrenta el reto del almacenamiento, que puede ser de tres
formas: en gas, en líquido o en hidruros metálicos. La primera es complicada,
pues se requieren contenedores que resistan las presiones del gas comprimido.
Por ejemplo, un contenedor de hidrógeno pesa unas 30 veces más que uno con el
equivalente de gasolina, y el 99 por ciento del peso corresponde al depósito
mismo.
La
segunda, precisa de temperaturas criogénicas, es decir, bajas en extremo, del
orden de menos 253 grados centígrados, “que la vuelve volátil, poco rentable y
peligrosa, pues sería necesario un refrigerador en el vehículo”, resaltó.
Por ello, en todo el mundo se avanza
hacia el uso de hidruros metálicos, que pueden “almacenar” por celda unitaria
hasta dos o tres veces más cantidad de átomos de hidrógeno que los del metal
mismo, añadió la física y maestra en ciencias por
Cualquier
metal, en condiciones de temperatura y presión adecuadas puede absorber
hidrógeno, porque es un elemento activo que reacciona fácilmente con materiales
metálicos, pues presenta una gran movilidad al comportarse como impureza en
estos sistemas, detalló López. “Primero, el hidrógeno molecular (H2) llega al
material y se adsorbe, es decir, se queda en la superficie”.
Si
la temperatura y la presión del sistema aumentan, el hidrógeno molecular se
rompe, convirtiéndose en hidrógeno atómico (H). De ese modo, el metal empieza a
absorberlo e inicia la difusión de éste en el material, agregó. El metal está
formado por una red cristalina, cuyos átomos están bien localizados y ordenados,
“como si fuera un juego de timbiriche tridimensional, pero en vez de puntos
sobre el papel, se tienen átomos metálicos que forman diferentes estructuras
cristalinas, que pueden ser cúbicas, hexagonales o de otros tipos”.
El
caso del TiAlV es interesante, pues es una aleación
alfa+beta, formada por dos estructuras cristalográficas diferentes, una cúbica
y una hexagonal, que la hace más fácilmente hidrogenable,
pues aumenta la superficie de contacto con el hidrógeno.
Dentro
de esta “malla tridimensional”, hay huecos llamados sitios intersticiales,
donde el H atómico se acomoda y se almacena. Una vez alojado ahí, apuntó, al
aumentar la energía, éste inicia un proceso de difusión por medio de saltos
hacia el interior del material. Si la energía que se le proporciona al sistema
sigue aumentando, los sitios intersticiales se saturan, provocando que el metal
se transforme en una nueva estructura cristalina, llamada hidruro metálico.
Este
proceso permite guardar grandes cantidades de hidrógeno y es seguro, porque
está a temperatura ambiente. “Es como si fuera una pila recargable; de hecho,
aseveró, los hidruros metálicos son la base de las celdas de combustible de
hidrógeno, que son dispositivos que producen electricidad a través de un
combustible (hidrógeno) y un oxidante (oxígeno)”.
Una vez que el H está dentro de la celda, es necesario “sacarlo” para
que sirva de combustible, es decir, provocar una reacción inversa a la necesaria
para la formación del hidruro y así convertir la energía química en eléctrica.
Para
que un hidruro metálico sea una buena opción en la fabricación de una celda de
combustible, añadió la experta, se requiere que el metal resista una serie de
ciclos de hidrogenación, tal como lo hace una pila que se recarga. El principal
inconveniente que presentan algunos metales es que tienden a fragilizarse, porque
el hidrógeno produce fracturas en el material al entrar en él.
El TiAlV hasta ahora sólo se había usado en la fabricación de
prótesis ortopédicas y no había sido utilizado para almacenar hidrógeno,
sostuvo Alejandra López.
En este
caso, con el TiAlV, se pudo absorber el hidrógeno
sólo variando la temperatura del sistema, sin necesidad de someter el material
al vacío, que elimina la presión del proceso de hidrogenación del material.
Este factor es importante, pues ya no es necesario el uso de bombas de vacío
para lograr la absorción del gas, algo que no sucede con otros materiales cuya
hidrogenación se presenta solamente a presiones bajas.
Aunque ya hay autos y prototipos que usan celdas de hidrógeno como
combustible, los retos económicos y tecnológicos para emplear el hidrógeno a
gran escala apenas empiezan; de aquí que continúe la investigación a nivel
mundial para encontrar el material ideal que absorba y expulse hidrógeno de la manera
más eficiente, concluyó.
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FOTO 1
El material TiAlV
tiene potenciales propiedades para ser utilizado en el sector del transporte,
revelan las investigaciones de
FOTO 2
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