Invento revolucionario: logran fabricar “pilas” que almacenan hidrógeno

Una nueva investigación logró sintetizar los MOF (materiales metal-orgánicos) capaces de facilitar la optimización tanto de las dimensiones como del peso del tanque de los vehículos “verdes”.

Mediante el uso de materiales ultra porosos, los investigadores de la Universidad de Northwestern están mejorando el almacenamiento de hidrógeno y metano para los vehículos con pilas de combustible.

Un equipo de investigación de la Universidad de Northwestern ha sintetizado nuevos materiales con una porosidad superficial muy alta a través de los cuales el hidrógeno y el metano pueden ser almacenados para los vehículos con pilas de combustible. 

Estos materiales metalorgánicos (MOF), de hecho, tienen la característica de poder almacenar mucho más hidrógeno y metano que otros, en condiciones mucho más seguras y a costes mucho más bajos.

Pensando en los vehículos de energía limpia, “hemos desarrollado un método más eficaz y seguro de almacenamiento a bordo, usando principios químicos para diseñar materiales cuya disposición atómica podemos controlar, lo que resulta en una alta porosidad“, dijo Omar K. Farha, jefe del equipo de investigación.

Estos materiales, llamados adsorbentes, son sólidos porosos que unen las moléculas líquidas o gaseosas a su superficie. Gracias a estos poros nanoscópicos, 1 gramo de este material tiene una superficie que cubriría 1,3 campos de fútbol. 

Además de los vehículos con pilas de combustible, los materiales adsorbentes podrían ser un gran avance para la industria del almacenamiento de gas en general, donde muchas aplicaciones requieren el uso de gases comprimidos como el oxígeno, el hidrógeno y el metano.

Específicamente, los MOF ultrapuros, llamados NU-1501, están construidos con moléculas orgánicas e iones metálicos que se auto-ensamblan para formar estructuras multidimensionales, altamente cristalinas y porosas. 

Para representar la estructura de un MOF, imagínese un conjunto de juguetes de juguete, en el que los iones metálicos son los nodos y las moléculas orgánicas son las barras que mantienen los nodos unidos.

Los vehículos de pilas de combustible requieren actualmente una compresión de alta presión para funcionar. Para tener una idea, la presión de un tanque de hidrógeno es 300 veces más alta que la presión de los neumáticos de un coche. 

Sin embargo, debido a la baja densidad del hidrógeno, es muy caro obtener estos niveles de presión, así como peligroso debido a la alta inflamabilidad del hidrógeno y el metano.

Por esta razón, es necesario optimizar tanto el tamaño como el peso del depósito de combustible. Los materiales altamente porosos son capaces precisamente de equilibrar las capacidades volumétricas (tamaño) y gravimétricas (masa) del hidrógeno y el metano:

“Somos capaces de almacenar enormes cantidades de hidrógeno y metano en el interior de los poros del MOF y almacenarlos en el depósito del vehículo a presiones más bajas”, dijo Farha.