La Universidad Católica busca nuevos materiales para almacenar hidrógeno

UC/DICYT El último trabajo del profesor de la Facultad de Física Alejandro Cabrera fue publicado en International Journal Hydrogen Energy (volumen 36, 2011), revista europea destinada a rescatar los avances de los científicos del mundo respecto del uso del hidrógeno como sustituto del petróleo, energía no renovable y cuyo fin ha sido anunciado para alrededor del 2100. No es difícil imaginar el descalabro mundial que podría provocar la ausencia de un sustituto.

El primer elemento de la tabla periódica es una alternativa a la gasolina en motores de transporte y maquinarias. La Industria automotriz ha desarrollado baterías eléctricas especiales que consumen hidrógeno para impulsar autos con motor eléctrico. Estas baterías son conocidas con el nombre de “celdas químicas”. Sin embargo, la comercialización de estos autos eléctricos está detenida, porque no existen estanques seguros de hidrógeno y ante un choque, estos vehículos pueden explotar y destruir todo a 50 metros a la redonda.

Hoy en todo el mundo existen unos 900 prototipos de autos que usan hidrógeno como combustible, algunos con tanque criogénico, es decir, con este gas en estado líquido a −252.87 °C. Esto es muy caro y riesgoso. Caro, porque para almacenarlo en estado líquido necesita un sistema extremadamente aislado; y riesgoso, pues al tener que abastecer el vehículo, lo muy frío también quema. Cabrera explica que su desafío no es generar electricidad, pues para eso hay alternativas, sino encontrar un material donde almacenar hidrógeno en forma segura.

La investigación es un estudio conjunto con el profesor Peter Lievens de la Universidad Católica de Lovaina, en el que trabajan con materiales alternativos en forma de clusters (grupos de pocos átomos) para almacenar hidrógeno, en este caso paladio y niobio. Del último, no hay mucho y el paladio es escaso en el mundo, pero entendiendo el comportamiento del paladio, por ejemplo, se le puede buscar sustituto, explica el profesor Cabrera.

Ambos investigadores descubrieron que hay una gran cantidad de hidrógeno absorbido por cúmulos de niobio, sólo comparable a la absorción del paladio. Como contraejemplo películas continuas de niobio no absorben hidrógeno. Por esto, “trabajamos en cúmulos metálicos que tienen un número finito de átomos, que son separados el uno del otro. Estos cúmulos o clusters, permiten que el hidrógeno entre a ellos en forma atómica, llenando las celdillas del cúmulo y produciendo estabilidad y seguridad”, señala.

El hidrógeno es liberado en forma gaseosa, y eso lo puede utilizar el auto. Este es un paso importante en el camino para almacenar hidrógeno a menor presión, y ojalá a temperatura ambiente. El paso siguiente es descubrir otro material de características similares al niobio o paladio, pero que se encuentre en forma más abundante en la naturaleza, de manera que sea de menor costo.

El profesor Cabrera ha financiado sus investigaciones durante el 2011 con fondos de la Vicerrectoría de Investigación UC.