Es posible que los investigadores en Alemania finalmente hayan resuelto un cuello de botella que ha estado deteniendo el progreso de la tecnología de energía de hidrógeno durante años. En lugar de almacenar hidrógeno en tanques engorrosos, los investigadores han propuesto utilizar una pasta a base de magnesio que puede almacenar energía de hidrógeno a 10 veces la densidad de una batería de litio.
La adopción de vehículos eléctricos está creciendo a un ritmo vertiginoso, y parece que todos estamos muy contentos de ver finalmente esta transición de los combustibles fósiles. Desafortunadamente, no se puede decir lo mismo de los vehículos propulsados por hidrógeno.
A principios de la década de 2000, muchas empresas e instituciones, especialmente en los Estados Unidos, respaldadas por la administración Bush, eran muy optimistas sobre la inminente “revolución del hidrógeno”. Pronto quedó claro, después de miles de millones en inversiones fallidas, que la disrupción del sector del transporte por parte del hidrógeno no fue tan sencilla como algunos podrían haber esperado.
El desafío principal es el almacenamiento de hidrógeno dentro de las limitaciones vehiculares de peso, volumen, eficiencia, seguridad y costo. Si bien el gas hidrógeno en sí es liviano (es el elemento más liviano del universo) y tiene una densidad de energía fenomenal, ambas cualidades ideales que desea ver en un combustible de transporte, contener el gas requiere un almacenamiento a granel costoso.
El peso y el volumen de los sistemas necesarios para almacenar hidrógeno son difíciles de diseñar de manera que permitan un alcance superior a 480 km. Un tiempo de repostaje de menos de 5-10 minutos también es difícil de lograr.
Imagina que si un automóvil de celda de combustible usara la presión atmosférica para almacenar el 1 kg de hidrógeno necesario para conducir 100 km, el tanque de combustible tendría que tener un tamaño de 11 metros cúbicos. Por tanto, los coches de pila de combustible actuales utilizan gas hidrógeno comprimido, comprimiendo unos 5 kg en un depósito reforzado con fibra de carbono de 700 bares.
Aunque están hechos de fibra de carbono, estos tanques siguen siendo pesados. Si hubiera una forma de almacenar hidrógeno de manera más compacta, el hidrógeno podría despegar en el espacio de transporte, quizás incluso superando a los vehículos eléctricos.
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM en Dresde proponen un medio de almacenamiento alternativo para el hidrógeno.
Aunque parece un material de construcción pegajoso, la pasta con aspecto de lodo es de hecho un combustible de hidrógeno de alta densidad. Los investigadores combinaron magnesio e hidrógeno a alrededor de 350°C y de cinco a seis veces la presión atmosférica para formar hidruro de magnesio. Luego agregaron un éster y una sal metálica para formar una sustancia viscosa conocida como “Powerpaste”.
Según los investigadores, la pasta se puede cargar en cartuchos que se pueden reemplazar fácil y rápidamente para restaurar la energía. La pasta es estable a temperaturas de hasta 250°C y puede transportar mucha más energía que un tanque de hidrógeno convencional del mismo peso. Como tal, un vehículo que funciona con Powerpaste podría esperar alcanzar una autonomía comparable, quizás incluso mayor, que un vehículo de gasolina.
El hidrógeno se libera del cartucho cuando la pasta se coloca en una cámara donde reacciona con el agua a una velocidad controlada. La mitad del hidrógeno que finalmente llega a la celda de combustible proviene del agua con la que reacciona la pasta, lo que explica en parte la alta densidad energética de este sistema.
“POWERPASTE, por tanto, tiene una enorme densidad de almacenamiento de energía”, dice Marcus Vogt, investigador asociado de Fraunhofer IFAM. “Es sustancialmente más alta que la de un tanque de alta presión de 700 bares. Y en comparación con las baterías, tiene diez veces la densidad de almacenamiento de energía “.
Los investigadores en Alemania prevén el primer uso de Powerpaste como combustible para scooters eléctricos, para los cuales los tanques de hidrógeno son totalmente imprácticos. Del mismo modo, también podría extender el tiempo de vuelo de los drones grandes, que podrían operar durante horas en lugar de 20 minutos según las limitaciones actuales.
Por supuesto, la pasta también es una opción atractiva para los automóviles porque no necesita una infraestructura de hidrógeno dedicada para la recarga. En lugares que carecen de infraestructura de hidrógeno, las estaciones de recarga podrían vender cartuchos o botes de Powerpaste. Dado que la pasta es fluida y bombeable, se puede suministrar mediante una línea de llenado estándar utilizando materiales baratos y fácilmente disponibles.
Fraunhofer IFAM está desarrollando actualmente una planta de producción piloto para Powerpaste. El instituto de investigación alemán espera que el proyecto comience la producción en 2021, con un rendimiento estimado de cuatro toneladas de Powerpaste por año.
Fuente: ZME Science.
