Científicos desarrollan tecnología simple para producir gas hidrógeno a temperatura ambiente

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Fuente: https://indianexpress.com/

Los investigadores han desarrollado una técnica para producir hidrógeno a partir de agua a temperatura ambiente sin necesidad de electricidad.

Los investigadores utilizaron un compuesto hecho de galio y aluminio para producir gas hidrógeno a partir del agua. (Crédito de la imagen: Universidad de California, Santa Cruz)

Científicos de la Universidad de California Santa, Santa Cruz (UCSC) han desarrollado un nuevo método para generar hidrógeno de manera eficiente a partir de agua a temperatura ambiente utilizando aluminio y galio.

La investigación se publicó en la revista Applied Nano Materials en febrero y tiene una solicitud de patente pendiente en EE. UU.

El aluminio es un excelente material candidato para este propósito porque el metal altamente reactivo reacciona fácilmente con las moléculas de oxígeno en el agua para liberar gas hidrógeno. Pero la forma pura del metal es tan reactiva que reacciona instantáneamente con el aire para crear una capa de óxido de aluminio en su superficie, lo que significa que no puede reaccionar con el agua.

Ahí es donde entra el galio. El galio es líquido a temperatura ligeramente superior a la ambiente y elimina la capa de óxido de aluminio que se forma sobre el metal desnudo, lo que le permite estar en contacto directo con el agua y reaccionar con ella. La reacción del aluminio y el galio con agua para producir gas hidrógeno ya es un conocimiento científico común, pero la nueva tecnología presenta innovaciones que la acercan a las aplicaciones prácticas.

Según los investigadores, estudios previos de este tipo se centraron principalmente en el uso de compuestos ricos en aluminio. Pero descubrieron que el uso de una mezcla rica en galio condujo a una tasa inesperadamente alta de producción de hidrógeno.

“Después del proceso, pudimos recuperar fácilmente el 95 por ciento del galio que se usó, sin optimización. El único otro producto que se formó fue alúmina [óxido de aluminio], que puede usarse para muchas otras aplicaciones”, dijo Scott Oliver, autor correspondiente del artículo de investigación, a indianexpress.com por correo electrónico.

Esto es importante porque el galio es un mineral caro y raro. La alúmina tiene muchas aplicaciones, incluso en bujías, baldosas resistentes a la abrasión y herramientas de corte.

Debido a la nueva proporción del compuesto, el galio no solo eliminó el recubrimiento de óxido de aluminio, sino que también separó el aluminio en nanopartículas, lo que ayudó a acelerar la reacción. Los investigadores encontraron que una proporción de 3:1 de galio y aluminio en el compuesto era la proporción óptima para la mayor producción de hidrógeno. Además, el material compuesto es muy fácil de formar. Los investigadores lo crearon mezclando manualmente pequeñas cantidades de aluminio con galio.

Si bien queda por ver si esta tecnología se puede ampliar para producir hidrógeno en cantidades comerciales, los investigadores son optimistas. “Debería ser posible escalar la tecnología a niveles industriales de producción. Solo estábamos limitados por nuestro aparato para medir el volumen de hidrógeno y los límites de hidrógeno del campus. El aumento de escala requerirá el control de la mezcla de la aleación, pero la reacción es espontánea una vez que se agrega el agua”, agregó Oliver.

El impulso mundial de los vehículos eléctricos se ha centrado en gran medida en los vehículos eléctricos de batería (BEV), que suelen utilizar baterías de iones de litio para almacenar electricidad que se puede utilizar para propulsar el vehículo mediante motores eléctricos. Una tecnología alternativa implica el uso de «células de combustible de hidrógeno» para generar electricidad a partir de hidrógeno y usarla para impulsar el vehículo.

Los vehículos con celdas de combustible de hidrógeno presentan algunas ventajas sobre los BEV: pueden recargarse con hidrógeno tan rápido como un vehículo convencional puede recargarse con combustibles fósiles. Además, reducen la dependencia de minerales como el litio y el cobalto , que se utilizan para producir baterías de iones de litio.

Pero el uso de hidrógeno también tiene una gran desventaja. Según el Departamento de Energía de EE. UU., la mayor parte de la producción mundial de gas hidrógeno proviene de la reforma de combustibles fósiles como el gas natural. Y producir hidrógeno utilizando electricidad de fuentes renovables es un proceso que consume mucha energía. Las nuevas tecnologías como la producida por la UCSC podrían eliminar esta barrera para la adopción de combustible de hidrógeno a gran escala.

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