El equipo propone el ‘nanochocolate’ como una nueva forma de almacenar hidrógeno

Un enfoque innovador podría convertir las nanopartículas en simples tanques de almacenamiento de hidrógeno. El gas de alta volatilidad es un portador de energía prometedor del futuro, que podría proporcionar combustible respetuoso con el clima para aviones, barcos y camiones, por ejemplo, así como permitir la producción de acero y cemento respetuosos con el clima, dependiendo de cómo se genere el gas hidrógeno. . Sin embargo, el almacenamiento de hidrógeno es caro: o el gas se mantiene en tanques presurizados, hasta 700 bar, o se debe licuar, lo que significa enfriar a menos 253 grados centígrados. Ambos procedimientos consumen energía adicional.

Un equipo dirigido por Andreas Stirl de Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) ha sentado las bases de un método alternativo: el almacenamiento hidrógeno En nanopartículas de metales preciosos PaladioSu diámetro es de solo 1,2 nanómetros. El hecho de que el paladio puede absorber hidrógeno como una esponja se conoce desde hace algún tiempo. “Hasta ahora, el hidrógeno del material ha vuelto a ser un problema”, explica Stirl. “Es por eso que estamos probando partículas de paladio que tienen solo un nanómetro de ancho”. Un nanómetro es una millonésima de milímetro.

para asegurarse de que partículas muy pequeñas Lo suficientemente fuerte, está estabilizado por un núcleo hecho del iridio de metal precioso raro. Además, está unido a un respaldo de grafeno, que es una capa de carbono extremadamente delgada. “Podemos unir partículas de paladio al grafeno a intervalos de no más de 2,5 nanómetros”, informa Stierle, presidente de DESY NanoLab. “Esto da como resultado una estructura cíclica regular”. El equipo, que también incluye investigadores de las universidades de Colonia y Hamburgo, publicó sus hallazgos en la revista American Chemical Society (ACS). ACS nano.

La fuente de rayos X PETRA III de DESY se utilizó para observar lo que sucede cuando las partículas de paladio entran en contacto con el hidrógeno: esencialmente, el hidrógeno se adhiere a las superficies de las nanopartículas y casi ninguna penetra en el interior. Las nanopartículas se pueden representar como chocolate: una nuez de iridio en el centro, recubierta con una capa de paladio, en lugar de mazapán, y recubierta de chocolate en el exterior con hidrógeno. Todo lo que se necesita para recuperar el hidrógeno almacenado es agregar una pequeña cantidad de calor; El hidrógeno se libera rápidamente de la superficie de las partículas, porque las partículas de gas no tienen que salir del interior del bloque.

“A continuación, queremos ver qué densidades de almacenamiento se pueden lograr con este nuevo método”, dice Stierle. Sin embargo, aún quedan algunos desafíos por superar antes de pasar a las aplicaciones prácticas. Por ejemplo, otras formas de estructuras de carbono portador pueden ser más adecuadas que el grafeno; los expertos están considerando el uso de esponjas de carbono que tengan poros pequeños. Dentro de estas partículas deben caber grandes cantidades de nanopartículas de paladio.

El último número de la revista de investigación de DESY, femto, investiga este y otros conceptos innovadores para la economía del hidrógeno y el suministro de energía sostenible. La revista explica cómo la investigación básica puede contribuir a las innovaciones en la transición energética. No se trata solo de utilizar hidrógeno como portador de energía, sino también de células solares sostenibles y nuevas formas de generación de energía, así como de lograr mayores eficiencias energéticas en la propia investigación, al operar grandes aceleradores de partículas, por ejemplo.