Como bien sabemos el hidrógeno es uno de los elementos más abundantes del universo, esencialmente las estrellas están formadas por hidrogeno, así que cuando levantamos la mirada para ver a nuestro sol miramos una gran masa de hidrógeno, incluso en nuestra atmósfera superior hay un gran contenido de este elemento.
Y el hidrógeno, además de ser uno de los dos elementos que constituyen nuestra indispensable agua, se encuentra en muchos compuestos, estando presente tanto en seres vivos como en materia inorgánica. Y gracias a características excepcionales, como una elevada densidad energética, el gas hidrógeno ha sido considerado como una fuente de energía limpia y un potencial sustituto de los combustibles fósiles, ya que en su combustión solo se produce agua y energía como productos. Sin embargo su manipulación en forma líquida o gaseosa resulta complicada, por esos muchos investigadores buscan maneras de almacenarlo de forma sólida.
Investigaciones apuntan al almacenamiento de hidrógeno en sólidos. Fuente: Imagen editada en Powerpoint, original de pxhere.com.
El problema es que entre las características de este gas también se cuenta que es extremadamente volátil e inflamable, y además una elevada difusividad, y comparado con otros combustibles, su baja densidad hace necesario depósitos de gran volumen para contener una cantidad similar de energía. Todo eso hace que la manipulación y almacenamiento de grandes cantidades de hidrogeno sea un problema, habitualmente se requiere su almacenamiento en forma gaseosa a presiones entre 200 y 350 BAR, y contenerlo de forma líquida genera otro problema, se necesitan recipientes que además de soportar elevadas presiones también puedan mantener la temperatura criogénica del líquido, aproximadamente -250 °C. Es por ello que muchos científicos se han volcado a la tarea de encontrar formas más seguras de almacenar hidrógeno.
Tanque para almacenamiento de hidrógeno líquido. Fuente: Wikimedia.org.
Una alternativa, aunque actualmente es quizás la menos conocida pero que más ha llamado la atención, para evitar los problemas asociados con el almacenamiento y transporte de hidrógeno gaseoso, es su almacenamiento en forma sólida, entre los que destaca el almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruros metálicos, gracias a que ciertos metales y aleaciones pueden reaccionar con el hidrogeno formando estos compuestos, dejando al hidrogeno atrapado en la estructura metálica del compuesto, sin embargo, estos métodos suelen requerir metales como titanio, níquel, manganeso y cromo, y también se requiere de mucha energía para liberar el hidrógeno para su posterior uso. Un ejemplo de este tipo es la siguiente reacción:
Pero, como una opción para el almacenamiento de hidrógeno sólido, un grupo de investigadores han reportado en la revista ACS Central Science haber desarrollado un nuevo sistema para almacenar y liberar el hidrógeno mediante mediante la hidrogenación y deshidrogenación de sales. Este grupo de científicos enfoco su investigación en un proceso factible para almacenar y liberar hidrogeno de forma reversible mediante la interconversión de sales de bicarbonato y formiato en presencia de α-aminoácidos naturales.
Esquema de almacenamiento y liberación de hidrógeno químico basados en la interconversión de bicarbonato/formiato. Fuente: imagen elaborada en Powerpoint con datos de la investigación.
El grupo de investigación descubrió que la conversión de bicarbonato e hidrógeno en formiato, y su posterior regeneración, resultó más eficiente con sales de potasio en presencia de un catalizador a base de magnesio, un metal más disponible, y un aminoácido como promotor. Y después de aplicar cinco ciclos de almacenamiento y liberación, el método produjo un rendimiento de hidrógeno superior al 80% de elevada pureza (>99%).
Hidrogenación catalítica de carbonato de potasio a formiato de potasio (arriba) y producción catalítica de hidrógeno a partir de formiatos (abajo). Fuente: imagen elaborada en Powerpoint con datos de la investigación.
De esta forma, esta investigación proporciona un método factible que permite el almacenamiento y liberación de hidrógeno mediante la interconversion con sales de bicarbonato, catalizadas por magnesio y promovidas con aminoácidos en condiciones de reacción relativamente suaves.
Esto sin duda permitiría utilizar sales de carbonato, de bajo costo, y metales como el magnesio, un metal más disponible, en un sistema de almacenamiento y liberación de hidrógeno químico de forma reversible y bajo demanda, que presente una mejor alternativa que su almacenamiento mediante su conversión en hidruros metálicos o el almacenamiento criogénico.
Bueno amigos, espero les haya gustado la información y que investigaciones de este tipo sigan allanando el camino para el almacenamiento de hidrógeno en sólidos de una forma lo suficientemente factible para su uso comercial, algo indispensable para avanzar en el uso de hidrógeno como fuente de energía limpia.
Referencias
Duo Wei et al. (2022). Manganese Promoted (Bi)carbonate Hydrogenation and Formate Dehydrogenation: Toward a Circular Carbon and Hydrogen Economy; ACS Cent. Sci.
Energética del hidrógeno. Contexto, Estado Actual y
Perspectivas de Futuro. Documento el línea
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So maybe it could be a source of energy?
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Yes, hydrogen is a great alternative as a source of clean energy, we just have to solve the problem of its production and improve the conditions for its storage.
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Gracias por el apoyo amigos.
Hola @emiliomoron
Muy didáctica tu explicación de hoy, me parece un tema muy interesante y más que cómo tú mismo dices es el elemento más abundante del universo, yo lo llamo el más famoso.
Gracias por compartir éste tema💞
Hola @hannymarchan, ciertamente también es muy famoso jeje, me alegra que te gustara el tama, gracias a ti por pasar a leer. Saludos.
Dear @emiliomoron, sorry to jump in a bit off-topic.
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