Ir a Energías Renovables English
Lunes, 02 de diciembre de 2024

hidrógeno

Científicos obtienen hidrógeno de manera eficiente a partir de agua con aluminio

6
Un compuesto de galio y aluminio que se produce fácilmente crea nanopartículas de aluminio que reaccionan rápidamente con el agua a temperatura ambiente para producir grandes cantidades de hidrógeno, sin la necesidad de contar con ninguna entrada de energía. Lo han demostrado investigadores de la Universidad de California Santa Cruz (UCSC, Estados Unidos).
Científicos obtienen hidrógeno de manera eficiente a partir de agua con aluminio
El proceso genera abundantes burbujas de hidrógeno.

“Nunca había visto algo así”, escribe en un artículo publicado en la web de la Universidad Scott Oliver, profesor de química de la UCSC. "No necesitamos ninguna entrada de energía, y burbujea hidrógeno como loco”, añade el investigador, que comparte con Bakthan Singaram, profesor de química y bioquímica, la dirección de este trabajo, publicado en el número de febrero de la revista Applied Nano Materials.

El aluminio es un metal altamente reactivo que puede extraer el oxígeno de las moléculas de agua para generar gas hidrógeno. Su uso generalizado en productos que se mojan no representa ningún peligro porque el aluminio reacciona instantáneamente con el aire para adquirir una capa de óxido de aluminio, que bloquea reacciones posteriores.

La reacción del aluminio y el galio con el agua se conoce desde la década de 1970. Funciona porque el galio, que permanece líquido a un rango de temperatura muy amplio, elimina la capa pasiva de óxido de aluminio, lo que permite el contacto directo del aluminio con el agua. El nuevo estudio, sin embargo, incluye varias innovaciones y hallazgos que podrían conducir a aplicaciones prácticas.

De la cocina al laboratorio
Singaram ha explicado que el estudio surgió a raíz de una conversación que mantuvo con un estudiante, Isai López, coautor del trabajo, que tras ver algunos videos sobre la interacción del aluminio y el galio, comenzó a experimentar directamente en la cocina de su casa con la generación de hidrógeno utilizando estos dos metales. Convencido del interés de esta investigación, Singaram puso a López a experimentar  de manera científica bajo la dirección de un estudiante de posgrado. “Pensé que sería una buena tesis para él medir la producción de hidrógeno a partir de diferentes proporciones de galio y aluminio", dice.

En trabajos anteriores se había utilizado, principalmente, mezclas de aluminio y galio ricas en aluminio o, en algunos casos, aleaciones más complejas. La gran aportación de Singaram y su equipo es haber hallado que la producción de hidrógeno aumenta con un compuesto rico en galio. De hecho, la tasa de producción de hidrógeno fue tan inesperadamente alta que los investigadores pensaron que debía haber algo fundamentalmente diferente en esta aleación rica en galio.

Oliver sugirió que la formación de nanopartículas de aluminio podría explicar el aumento de la producción de hidrógeno, y su laboratorio tenía el equipo necesario para la caracterización a nanoescala de la aleación. Usando microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X, los investigadores mostraron la formación de nanopartículas de aluminio en un compuesto de galio-aluminio 3: 1, que encontraron que era la proporción óptima para la producción de hidrógeno.

En este compuesto rico en galio, el galio sirve tanto para disolver el revestimiento de óxido de aluminio como para separar el aluminio en nanopartículas. "El galio separa las nanopartículas y evita que se agreguen en partículas más grandes", dice Singaram. "La gente ha luchado para hacer nanopartículas de aluminio, y aquí las estamos produciendo en condiciones normales de presión atmosférica y temperatura ambiente".

Hacer el compuesto no requiere nada más que una simple mezcla manual. "Nuestro método utiliza una pequeña cantidad de aluminio, lo que garantiza que todo se disuelva en la mayoría de galio como nanopartículas discretas", dice el investigador. "Esto genera una cantidad de hidrógeno mucho mayor, casi completa en comparación con el valor teórico basado en la cantidad de aluminio. También facilita la recuperación de galio para su reutilización".

Casi todo vale
El material compuesto se puede fabricar, además, a partir de aluminio fácilmente disponible, incluidas las láminas o las latas usadas, y luego se puede almacenar durante períodos prolongados, cubriéndolo con ciclohexano para protegerlo de la humedad.

En cuanto al galio, aunque no abunda y es relativamente caro, se puede recuperar y reutilizar varias veces sin perder eficacia, explica Singaram. Eso sí, queda por ver si este proceso se puede ampliar para que sea práctico para la producción de hidrógeno a escala comercial. 
Si te ha parecido interesante, puedes suscribirte gratis a nuestros boletinesicono Energías Renovables
Añadir un comentario
Emilio
Buen artículo. El tema del hidrogeno siempre confunde. El hidrogeno es un combustible como el petróleo y existe en estado libre, por ejemplo esta el sol,... El problema biene cuando coje os agua { H2O} que es hidrogeno ya quemado y la hacemos reaccionar con algo que nos costó mucha energía obtener como el aluminio. Es como si cogemos los humos del tubo de escape del coche que son CO2 Y vapor de agua y con reacciones hacemos otra vez gasolina,... Esto se puede hacer pero gastamos mucha energía para lograrlo. .. Efectivamente este sistema aprobecha el hidrogeno del agua usando el hidrogeno como vector Es decir as descompuesto el agua aportando energía en forma de aluminio, ya sabemos que para producir aluminio se gasta mucha electricidad. Pero así y todo esto es muy útil porque es mejor producir hidrogeno a medida que lo necesitas que tenerlo almacenado en el depósito del coche. La clave está en poner por ejemplo muchos paneles solares para producir aluminio en lugar de hidrogeno verde, y con el aluminio como vector generar a demanda. La otra obcion es almacenar hidrogeno verde en los depósitos de los coches con el consiguiente peligro. En cada transformación se pierde energía, es más eficiente producir hidrogeno verde pero es más peligroso que producir y transportar aluminio galio y agua por separado y mezclar a demanda.
Jose
No olvidemos que el H2 no es si no un vector energético. El éxito del proceso dependerá de, en todo el ciclo de oxidación y recuperación del aluminio, las perdidas térmicas, que están relacionadas con el carácter exotérmico de algunas de las reacciones necesarias según comentáis. ¿Qué parte de la energía eléctrica necesaria se almacenará como H2 y que parte se transforma en calor? ¿Está este proceso al nivel de rendimiento de los actuales electrolizadores PEM, alcalinos,...?
Miguel
Como veo, por alguno de los comentarios que estoy leyendo, se han percatado de que lo que se cuenta es volver al famoso vehículo con motor de agua y.. aluminio. que en la reacción genera óxido de aluminio. No es nada nuevo. Esto se ha hecho desde hace mucho tiempo. Como alguno comenta, para hacer esto, antes hay que obtener el aluminio puro y juntarlo con el galio, y el aluminio puro se obtiene por electrólisis a partir del óxido de aluminio consumiendo en el proceso mucha energía. Para ser útil y cíclico este sistema, se han de convertir los restos de la reacción (básicamente óxido de aluminio), otra vez en aluminio con galio para reutilizar en una nueva reacción. Es decir, hay que hacer la electrólisis del óxido de aluminio con el consiguiente gasto energético. Para obtener 1 kg de aluminio se necesitan unos 15kWh de energía.
Jose
Pero desde el punto de vista energético no soluciona nada. No se habla de la energía necesaria para obtener el aluminio, que no existe libre en la naturaleza por ser tan reactivo. El aluminio se obtiene por electrolisis con un alto coste energético. Es como si se dijera que con el sodio se puede producir una gran cantidad de hidrógeno a partir del agua. Ya lo sabemos pero ¿y para producir el sodio libre a partir de la sal? Se necesita mucha más energía que la que luego se obtiene. Sí que se parece al motor de agua.
Carlos
Es mosqueante que no se hable de energía. Parece, por todo, que se habla de un catalizador y de una reacción catalítica. La catálisis, en ningún caso, cambia la condición de una reacción fuertemente endotérmica. Aunque permita la reacción. Parece, entonces, que se trata del “motor” de agua con el que engañaron al Caudillo Franco...
José Ferrero Briones
Podría tener unas aplicaciones prácticas enormes con la utilización del hidrógeno como combustible. Un magnífico artículo. Enhorabuena.
Baterías con premio en la gran feria europea del almacenamiento de energía
El jurado de la feria ees (la gran feria europea de las baterías y los sistemas acumuladores de energía) ya ha seleccionado los productos y soluciones innovadoras que aspiran, como finalistas, al gran premio ees 2021. Independientemente de cuál o cuáles sean las candidaturas ganadoras, la sola inclusión en este exquisito grupo VIP constituye todo un éxito para las empresas. A continuación, los diez finalistas 2021 de los ees Award (ees es una de las cuatro ferias que integran el gran evento anual europeo del sector de la energía, The smarter E).