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Unidad de Cultura Científica

Métodos no convencionales para la formación y descomposición de hidruros

02/09/2019
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Portada de la publicación del artículo en la revista ChemPhysChem

Un trabajo internacional liderado desde la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) presenta por primera vez un estado del arte sobre la utilización de fuentes de energía no convencionales para optimizar las diferentes reacciones que ocurren en los procesos de formación/descomposición de hidruros. El trabajo, publicado en ChemPhysChem, es una contribución a la apuesta por los hidruros como medio para mitigar los problemas ligados al desafío energético global.

El constante aumento de la demanda energética a nivel mundial supone el desafío de encontrar nuevas vías sostenibles para la generación y conversión de energía, lo que exige la síntesis y desarrollo de nuevos materiales. En este sentido, una de las familias de materiales más amplia y prometedora es la formada por compuestos que contienen hidrógeno, o hidruros, ya que estos ofrecen la posibilidad de generar una gran variedad de compuestos (hidruros iónicos, covalentes y metálicos) con muchas y aún inexploradas propiedades de especial interés en el campo de la conversión y acumulación de energía.

Ahora, un trabajo presenta por primera vez un análisis completo sobre sobre los distintos tipos de energía —energía mecánica, irradiación electrónica, radiación electromagnética, entre otros— que pueden ser utilizados en los procesos de formación/descomposición de los hidruros.

“Estamos convencidos que este trabajo ayudará a tener una visión más amplia de los hidruros y, en consecuencia, a ampliar su utilización para mitigar los diferentes problemas ligados al desafío energético al que nos enfrentamos”, aseguran los autores.  

El trabajo, un “minireview”, publicado en la revista ChemPhysChem, fue llevado a cabo por el grupo MIRE de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), con el apoyo del Instituto Eduardo Torroja del CSIC y la University of New South Wales (Australia).

 

La economía del hidrógeno

Los hidruros se están investigando para su uso en una amplia variedad de aplicaciones. Entre estas, la más importante es la relacionada con la economía del hidrógeno. Esta tiene que ver con una acumulación de hidrógeno más eficiente y segura que el clásico almacenamiento en estado gaseoso (alta presión) o en estado líquido (a baja temperatura), y también con su uso para comprimir el hidrógeno a altas presiones —una manera más eficiente que la habitualmente utilizada (compresión mecánica)—.

Quizás el uso más conocido de los hidruros es el almacenamiento electroquímico de energía, como electrodo en baterías Ni-MH (Niquel-hidruro metálico), pero también están siendo investigados en sistemas de almacenamiento térmico de energía en centrales solares térmicas, como materiales magnetocalóricos para su uso en sistemas de refrigeración; como sensores o ventanas inteligentes, gracias a la fácil sintonización de sus propiedades electrópticas y, más recientemente, han surgido como compuestos muy prometedores en el campo de la superconductividad debido a la fenomenología observada muy cerca de temperatura ambiente.

En este marco, la capacidad de controlar y sintonizar las propiedades termodinámicas y cinéticas de los procesos de hidrogenación/deshidrogenación es fundamental para el futuro desarrollo de nuevos materiales, tanto para optimizar su síntesis como para su uso en diferentes aplicaciones.

“En la gran mayoría de los casos, este control se realiza mediante el uso de energía térmica que permite que la reacción de formación/descomposición del hidruro se lleve a cabo mediante la superación de las barreras cinéticas y termodinámicas. Sin embargo, el uso de este tipo de energía presenta una serie de inconvenientes relacionados con su baja selectividad, la baja conductividad térmica de los hidruros y, además, fenómenos de recristalización y/o aglomeración que afectan a la eficiencia y vida media de los sistemas”, concluyen los investigadores.

 


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Referencia bibliográfica:

Jose-Ramón Ares,Roman Nevshupa, Esmeralda Muñoz-Cortés, Carlos Sánchez, Fabrice Leardini, Isabel-J. Ferrer, Vo Minh Huy Tran, Francois Aguey-Zinsou,and Jose-Francisco Fernández,  “Unconventional Approaches to Hydrogen Sorption Reactions: Non-Thermal and Non-Straightforward Thermally Driven Methods” ChemPhysChem. 2019, 20, 1248-1260.

 

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