Almacenamiento de hidrógeno para aplicaciones energéticas

El uso masivo de los combustibles fósiles desde la revolución industrial ha producido y continúa produciendo efectos adversos innegables sobre el medio ambiente. En este contexto, la posibilidad de utilizar la energía proveniente de recursos renovables cobra una importancia fundamental. Efectivamente, el almacenamiento eficiente de energías renovables intermitentes como la solar o la eólica permitiría sustituir poco a poco el uso de los combustibles tradicionales y reducir el impacto sobre el planeta del actual esquema energético.

Una de las alternativas para acumular energía es hacerlo mediante el almacenamiento de hidrógeno. Este elemento, que contiene el triple de energía por unidad de masa que los hidrocarburos convencionales, no se encuentra libre en nuestro planeta y para obtenerlo a partir de la descomposición de otras sustancias (por ejemplo mediante la electrólisis del agua) hace falta invertir energía. Esta energía invertida es la que queda almacenada en el hidrógeno, y se puede recuperar al hacer reaccionar nuevamente al hidrógeno con otra sustancia para formar un nuevo compuesto (por ejemplo, haciéndolo reaccionar con oxígeno para volver a formar agua utilizando una celda de combustible).

Una de las líneas de trabajo de nuestro grupo apunta al almacenamiento de hidrógeno formando compuestos conocidos como hidruros. Estos compuestos tienen la ventaja de poder formarse y descomponerse fácilmente cambiando simplemente las condiciones de presión y temperatura en la que se encuentra el material. En nuestro grupo se estudia actualmente el almacenamiento de hidrógeno en materiales formadores de hidruros basados en metales, aleaciones metálicas o hidruros complejos. Esta línea involucra la síntesis, caracterización y desarrollo de nuevos materiales formadores de hidruros para aplicaciones móviles (medios de transporte) o estacionarias (viviendas rurales). En el desarrollo de estos materiales se busca obtener propiedades termodinámicas (presión y temperatura de operación) y cinéticas (velocidad de formación y descomposición de los hidruros) adecuadas. Para esto se exploran diferentes estrategias, entre las que se pueden mencionar: agregado de catalizadores, desestabilización del sistema mediante la formación de un producto estable, reducción de la microestructura a escala nanométrica (nanoconfinamiento), y modificación de la microestructura y/o superficie mediante métodos de síntesis innovadores. La caracterización de los materiales desarrollados incluye, además de una caracterización fisicoquímica general, la evaluación de sus propiedades termodinámicas, el estudio de la cinética durante el proceso de carga y descarga de hidrógeno en condiciones experimentales similares a las de la aplicación tecnológica, y el análisis de la degradación por ciclado. El estudio se completa mediante el modelado del sistema y el diseño de prototipos para la aplicación en cuestión.

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