Una esponja metálica se ha propuesto como solución a uno de los mayores desafíos de los coches de hidrógeno: el almacenamiento para este combustible. Este almacenamiento requiere tanques blindados, lo cual hacen muy costosa la fabricación de los vehículos.
La investigación desarrollada en la Universidad de Northwestern en Estados Unidos parece ofrecer alivio y allanar el camino que permitirá que los coches de hidrógeno, con su promesa de energía limpia, se multipliquen y sean una opción viable para más españoles.
El hidrógeno como combustible
La automoción es una necesidad fundamental para sostener el estilo de vida que conoce la humanidad. Sin embargo, el uso de combustibles fósiles ha puesto en aprietos al medio ambiente, implicando problemas que van desde su extracción hasta su industrialización.
Todas estas dificultades no se reducen, sino que se acrecientan cuando estos combustibles son quemados por los motores para el desplazamiento.
Surgen alternativas y los coche eléctricos aparecen en el panorama; sin embargo, sus baterías siguen siendo un tema de discusión. Paralelamente, los desarrolladores del mercado automotriz tienen décadas orientando sus esfuerzos para construir automóviles que funcionen con hidrógeno.
Este elemento parece ser la respuesta a la búsqueda de una energía limpia. Sin embargo, su utilización como combustible en coches ha demandado ingentes cantidades de dinero en investigaciones, lo que hace posible que surquen los caminos de España.
Oportunidades y retos del hidrógeno
Tras décadas de investigación, los investigadores e ingenieros siguen tratando de aprovechar las oportunidades que el hidrógeno le ofrece a la automoción. Entre ellas se cuentan:
1Poseen una autonomía de distancias incluso superiores a los 500 Km que entregan los coches eléctricos, y cumplen con el WLTP.
2El tiempo para repostar combustible se acerca a los de los combustibles tradicionales, alrededor de unos cinco minutos.
3Las emisiones que expulsan son completamente limpias, y en algunos modelos hasta logran limpiar en parte el aire contaminado.
A pesar de sus ventajas, el hidrógeno también impone retos enormes a los desarrolladores, quienes se empeñan en que este elemento sea el combustible del futuro. Estos son los principales:
El número de hidrogeneras que existen hoy en España es muy pequeño
La obtención del hidrógeno en su forma pura puede consumir más energía que la que se puede aprovechar para su utilización.
El almacenamiento del hidrógeno en estado líquido resulta costoso y complejo y requiere tanques enormes o altísimas presiones, lo que resulta en grandes inconvenientes para un automóvil viable.
Este último inconveniente parece haber encontrado solución en la investigación que desarrolla el equipo de la Universidad Northwestern en Evanston, EE. UU, liderado por el profesor Omar Farha.
El tamaño si importa
Al conducir un coche, el tamaño importa. En especial, porque los conductores van a preferir automóviles que maximicen el espacio interior y de almacenamiento.
Para el hidrógeno esto es un inconveniente, porque este elemento es tremendamente ligero y tiene una baja densidad; de hecho para contener 1Kg se requiere un tanque de 11.000 litros.
Compensar el tamaño con grosor
Para compensar el tamaño, los investigadores de coches han optado por la construcción de tanques de combustible más gruesos, blindados que sean capaces de soportar la presión del hidrógeno.
La presión a la que tiene que debe ser almacenado el hidrógeno en los tanques, una vez que se reposta, es de 700 bares; esto significa 300 veces más que una llanta. En consecuencia, el contenedor del combustible debe tener paredes más robustas, lo que incrementa su costo de producción.
Lo anterior también tiene un impacto en la autonomía, que suele permitir solo unos 500 Km de autonomía usando la tecnología actual.
Lo interesante es que la esponja NU-1501 puede ofrecer una posibilidad de un almacenaje más económico y, en consecuencia, mayor autonomía.
“La esponja”, una solución
En medio de la crisis por el coronavirus hay buenas noticias: en abril apareció en la revista digital Science un artículo publicado por un equipo de la Universidad de Northwestern en Estados Unidos, el cual lleva por nombre “Balancing volumetric and gravimetric uptake in highly porous materials for clean energy”. Esto se traduce como “Equilibrio de la captación volumétrica y gravimétrica en materiales altamente porosos para obtener energía limpia” .
Cuando fue entrevistado en la BBC, el profesor Omar Farha, director de la investigación, se refirió al invento diciendo que «es como una esponja de baño pero con cavidades muy ordenadas».
Poniendo en palabras sencillas lo que dice el artículo, el equipo de científicos revela la creación de un material similar a una esponja, el cual permitirá que los automóviles con celdas de hidrógeno sean más seguros y puedan recorrer mayores distancias con un solo tanque.
El material funciona como una esponja de baño que absorbe líquido, y que al ser apretada permite reutilizarlo. Tiene como nombre oficial NU-1501, y es un grupo ordenado de celdas metálicas, capaz de atrapar el hidrógeno y luego expulsarlo.
Esta esponja está compuesta de poros de escala nanoscópica, lo que aumenta de manera exponencial su área. Este material, que funciona tanto con hidrógeno como con metano, retiene compuestos que superan en área a un campo de fútbol americano.
De esta manera, el marco organometálico con nodos de trialuminio y un gran enlazador aromático hexadentado optimiza la captación volumétrica y gravimétrica. Este material superó los objetivos del Departamento de Energía de los Estados Unidos para el metano, y tiene una capacidad de entrega del 14% en peso para el hidrógeno.
Su estructura porosa tiene la capacidad de almacenar entre 4 y 5 kilogramos de hidrógeno en su interior, permitiendo una autonomía de 500 kilómetros sin tanques de alta presión.
Conclusiones
Parece que sí, que una esponja es la solución para los coches de hidrógeno. El NU-1501, inventado por un equipo de científicos de la Universidad Northwestern, en Estados Unidos, permitirá almacenar este combustible sin alta presión.
De esta forma, se allana uno de los baches más complejos de los coches de hidrógeno; la esponja que consiste en un marco organometálico con nodos de trialuminio y un gran enlazador aromático hexadentado absorberá el elemento, y al ser sometida a presión lo devolverá para su uso.
Los tanques ya no requerirán ser blindados, y esto hará a los coches de hidrógeno más económicos, de manera que el camino hacia estos automóviles se va haciendo más transitable.
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