Un reactor de hidrógeno que absorbe agua de mar puede alimentar un submarino durante 30 días
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| Los investigadores del MIT Aly Kombargi (izquierda) y Niko Tsakiris (derecha) con su nuevo reactor de hidrógeno |
Los científicos del MIT han descubierto una nueva e intrigante forma de producir combustible de hidrógeno, utilizando únicamente latas de refresco, agua de mar y posos de café.
26 julio 2024.- El equipo afirma que la reacción química podría utilizarse para alimentar motores o pilas de combustible en vehículos marinos que succionen agua de mar.
El hidrógeno es un elemento importante en la lucha por descarbonizar la producción de energía: se quema de manera limpia, es denso en energía y, cuando se utiliza en pilas de combustible, el único subproducto que se obtiene es agua. Pero uno de los principales obstáculos es que es difícil de almacenar y transportar , porque las diminutas moléculas tienden a filtrarse a través de los contenedores y las tuberías. Eso no solo implica pérdidas, sino que el exceso de hidrógeno puede causar estragos en la atmósfera.
Pero los sistemas futuros basados en la nueva técnica del MIT podrían producir hidrógeno de manera efectiva y a demanda en el mismo vehículo. Lo único que habría que transportar y almacenar serían pellets de aluminio, que son mucho más estables y fáciles de trabajar.
En las pruebas, una sola pastilla de aluminio de tan solo 0,3 g colocada en agua fresca desionizada produjo 400 ml de hidrógeno en tan solo cinco minutos. A mayor escala, el equipo estima que un solo gramo de pastillas podría generar la asombrosa cantidad de 1,3 L de hidrógeno en apenas cinco minutos.
La técnica se basa en una reacción química bastante simple: el aluminio reacciona muy fuertemente al oxígeno. Por lo tanto, cuando se sumerge en agua, elimina rápidamente el oxígeno del H2O , dejando atrás el hidrógeno molecular que burbujea. El problema es que este proceso no suele durar mucho. A medida que ocurre, se acumula una fina capa de óxido de aluminio en la superficie del metal, impidiendo que el aluminio puro que se encuentra debajo interactúe más con el oxígeno.
Estudios anteriores han demostrado que mezclar otros metales como el galio puede quitar los frenos, al descomponer la capa de óxido de aluminio a medida que se forma. En este caso, el equipo trató previamente los gránulos de aluminio con una aleación de galio e indio, lo que permitió que la reacción durara más.
Una posible desventaja es que el galio y el indio son raros y caros. Pero los investigadores descubrieron que al realizar la reacción en una solución iónica, la aleación se aglutinaba hasta formar una masa que se podía extraer y reutilizar. Convenientemente, el agua de mar es una solución iónica.
El siguiente problema fue que la reacción era mucho más lenta en agua de mar, pues se necesitaban aproximadamente dos horas para producir la cantidad de hidrógeno que se necesitaba en cinco minutos en agua dulce. A través de la experimentación, un ingrediente final sorprendente vino al rescate. Cuando el equipo agregó algunos posos de café viejos, la reacción se aceleró significativamente, hasta llegar a solo cinco minutos. Al examinar más de cerca, se identificó que la clave era el imidazol, un compuesto de la cafeína.
Los investigadores proponen que su receta forme la base de un reactor de hidrógeno práctico que podría ser especialmente útil para alimentar vehículos marinos.
“Esto es muy interesante para aplicaciones marítimas como barcos o vehículos submarinos porque no sería necesario transportar agua de mar, ya que está disponible en todo momento”, dijo Aly Kombargi, autor principal del estudio. “Tampoco tendríamos que llevar un tanque de hidrógeno. En su lugar, transportaríamos aluminio como 'combustible' y simplemente agregaríamos agua para producir el hidrógeno que necesitamos”.
La primera prueba de la idea será un pequeño planeador submarino que, según sus cálculos, podría funcionar hasta 30 días seguidos bombeando agua de mar desde sus alrededores a través de un reactor que contiene alrededor de 40 libras (18 kg) de pellets de aluminio.
“Estamos mostrando una nueva forma de producir combustible de hidrógeno, sin transportar hidrógeno, sino con aluminio como 'combustible'”, dijo Kombargi. “El siguiente paso es descubrir cómo utilizar esto para camiones, trenes y tal vez aviones. Tal vez, en lugar de tener que transportar agua también, podríamos extraer agua de la humedad ambiental para producir hidrógeno. Eso es lo que está por venir”.
La investigación fue publicada en la revista Cell Reports Physical Science . En el siguiente vídeo se puede ver una demostración de la reacción.
Fuente: MIT
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