Investigadores de la Universidad de Deakin lograron un avance que podría ayudar a abordar una de las mayores barreras que impiden la adopción generalizada de la energía del hidrógeno: el almacenamiento y el transporte seguros. El hidrógeno se promociona cada vez más como una solución sostenible a la crisis del gas de Australia. Pero encontrar un material que pueda almacenar enormes cantidades de gases para su aplicación práctica sigue siendo un gran desafío.

Ahí es donde el reciente descubrimiento de Deakin podría ofrecer una respuesta. El nuevo proceso, descrito por primera vez por investigadores de nanotecnología del Instituto de Materiales Fronterizos (IFM) de Deakin en la prestigiosa revista Materials Today, ofrece una forma novedosa de separar, almacenar y transportar grandes cantidades de gas de forma segura, sin desperdicio.

“En este momento, Australia está experimentando una crisis de gas sin precedentes y necesita una solución urgente”, dijo el profesor Alfred Deakin Ying (Ian) Chen, presidente de nanotecnología de IFM. “El uso más eficiente de combustibles gaseosos más limpios, como el hidrógeno, es un enfoque alternativo para reducir las emisiones de carbono y frenar el calentamiento global”.

Los métodos tradicionales de refinería de petróleo utilizan un proceso de ‘destilación criogénica’ de alta energía para separar el petróleo crudo en los diferentes gases utilizados por los consumidores, como la gasolina o el gas doméstico. Este proceso constituye la friolera de 15 por ciento del uso de energía del mundo.

Lo que describe la investigación de IFM es una forma mecanoquímica completamente diferente de separar y almacenar gases, que utiliza una pequeña fracción de la energía y genera cero desperdicios. El avance es tan significativo, y se aleja tanto de la sabiduría aceptada sobre la separación y el almacenamiento de gases, que el investigador principal, el Dr. Srikanth Mateti, dijo que tuvo que repetir su experimento de 20 a 30 veces antes de poder creerlo.

“Nos sorprendió mucho ver que esto sucediera, pero cada vez que obtuvimos exactamente el mismo resultado, fue un momento eureka”, dijo el Dr. Mateti.

El ingrediente especial en el proceso es el polvo de nitruro de boro, que es excelente para absorber sustancias porque es muy pequeño pero tiene una gran cantidad de superficie para la absorción. “El polvo de nitruro de boro se puede reutilizar varias veces para llevar a cabo el mismo proceso de almacenamiento y separación de gases una y otra vez”, dijo el Dr. Mateti.

“No hay desperdicio, el proceso no requiere productos químicos agresivos y no crea subproductos. El nitruro de boro en sí está clasificado como un químico de nivel 0, algo que se considera perfectamente seguro para tener en su casa. Esto significa que podría almacenar hidrógeno en cualquier lugar y úsalo cuando sea necesario”, señaló Mateti.

Durante el proceso, el polvo de nitruro de boro se coloca en un molino de bolas, un tipo de molinillo que contiene pequeñas bolas de acero inoxidable en una cámara, junto con los gases que deben separarse. A medida que la cámara gira a una velocidad cada vez mayor, la colisión de las bolas con el polvo y la pared de la cámara desencadena una reacción mecanoquímica especial que provoca que el gas sea absorbido por el polvo.

Un tipo de gas siempre se absorbe más rápido en el material en polvo, lo que lo separa de los demás y permite que se elimine fácilmente del molino. Este proceso se puede repetir en varias etapas para separar los gases uno por uno. El proceso de absorción de gas de molienda de bolas consume 76.8 KJ/s para almacenar y separar 1000L de gases. Esto es al menos un 90 por ciento menos que la energía utilizada en el proceso de separación actual de la industria del petróleo.

Una vez absorbido en este material, el gas se puede transportar con seguridad y facilidad. Luego, cuando se necesita el gas, el polvo puede simplemente calentarse en el vacío para liberar el gas sin cambios. El avance es la culminación de tres décadas de trabajo dirigido por el profesor Chen y su equipo y podría ayudar a crear tecnologías de almacenamiento de estado sólido para una variedad de gases, incluido el hidrógeno.

“La forma actual de almacenar hidrógeno es en un tanque de alta presión, o enfriando el gas hasta su forma líquida. Ambos requieren grandes cantidades de energía, así como procesos y productos químicos peligrosos”, dijo Chen.

“Mostramos que existe una alternativa mecanoquímica, utilizando molinos de bolas para almacenar gas en el nanomaterial a temperatura ambiente. No requiere alta presión ni bajas temperaturas, por lo que ofrecería una forma mucho más económica y segura de desarrollar cosas como vehículos impulsados ​​por hidrógeno”.

Con su investigación actual, el equipo de IFM ha podido probar su proceso a pequeña escala, separando entre dos y tres litros de material. Pero esperan que con el apoyo de la industria se pueda ampliar a un piloto completo y han presentado una solicitud de patente provisional para su proceso.

“Necesitamos validar aún más este método con la industria para desarrollar una aplicación práctica”, dijo el profesor Chen. Y cerró diciendo que “para pasar esto del laboratorio a una escala industrial más grande, necesitamos verificar que este proceso sea económico, más eficiente y más rápido que los métodos tradicionales de separación y almacenamiento de gases”.

Fuente: Deakin University