TEM. 1 CAP. 14 Materiales bimetálicos para almacenar hidrógeno

Summary

El programa de investigación en electromodad y almacenamiento de energía, en colaboración con el Instituto Politécnico Nacional y México Energía, aborda la importancia de los nanomateriales bimetálicos en el almacenamiento de hidrógeno. Se discuten varios métodos de almacenamiento, incluyendo presión alta, licuación y criogénesis, así como la creación de nuevos combustibles a partir de la combinación de hidrógeno y dióxido de carbono. Los hidruros metálicos son destacados como medios eficaces para almacenar hidrógeno, con el hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) y el hidruro de sodio y aluminio (NaAlH4) como ejemplos prominentes. La descomposición de estos compuestos se analiza en detalle, destacando cómo la adición de catalizadores bimetálicos y el uso de tecnologías como el titanato de zinc pueden mejorar la eficiencia del proceso. Además, se exploran técnicas avanzadas de separación de hidrógeno de otros elementos, como el uso de catalizadores para la descomposición de hidracina y la reacción del ácido clorhídrico con el aluminio. El video concluye con una mirada a futuro en el almacenamiento de hidrógeno, destacando el potencial de materiales como el complejo de litio, magnesio, boro y nitrógeno hidrógeno, y la importancia de la investigación continua para mejorar la viabilidad del hidrógeno como fuente de energía.

Takeaways

• 🌟 Los nanomateriales bimetálicos son importantes para el almacenamiento de hidrógeno, ofreciendo una variedad de métodos para su captura y liberación.
• 🚀 El hidrógeno se puede almacenar en formas gaseosas a alta presión o en estado líquido a través de la compresión y la baja temperatura.
• 🔋 Se han explorado materiales como hidruros metálicos para su capacidad de almacenar hidrógeno, destacando el hidruro de litio y aluminio (LiAlH4) y el hidruro de sodio y aluminio (NaAlH4).
• ⚙️ La descomposición de estos compuestos bimetálicos para liberar hidrógeno ocurre en etapas y a temperaturas específicas, lo que requiere un control preciso del proceso.
• 🔥 Se pueden acelerar las reacciones de almacenamiento y liberación de hidrógeno mediante la aplicación de altas presiones y la utilización de catalizadores.
• 🔬 Los titanatos, como el titanato de zinc, se utilizan en la absorción de hidrógeno y también en la eliminación de azufre de los combustibles, lo que tiene implicaciones para la industria de energía y cosméticos.
• 📈 La adición de nanopartículas bimetálicas mejora la capacidad de almacenamiento de hidrógeno en materiales de almacenamiento, como en el caso de cobalto y cobre.
• 🔬 Los catalizadores bimetálicos, como níquel y rodio, mejoran la eficiencia en la descomposición de hidracina para producir hidrógeno.
• 🌐 El amoniaco es un compuesto estable que se puede utilizar para transportar hidrógeno, pudiendo ser descompuesto posteriormente para separar el nitrógeno y el hidrógeno.
• ♻️ El reciclaje de materiales, como el aluminio de latas, se ha investigado para producir cloruro de aluminio y hidrógeno, lo que tiene beneficios económicos y ambientales.
• ⚖️ Los compuestos de litio y magnesio, dopados con nanocalizadores bimetálicos, pueden disminuir las temperaturas de descomposición y mejorar la viabilidad de su uso en aplicaciones de energía móvil.

Q & A

¿Qué son los nanomateriales bimetálicos y cómo se relacionan con el almacenamiento de hidrógeno?

Los nanomateriales bimetálicos son compuestos formados por dos metales unidos en una aleación. Se relacionan con el almacenamiento de hidrógeno porque se utilizan para crear hidruros metálicos que son capaces de almacenar y liberar hidrógeno de manera eficiente.

¿Cómo se almacena el hidrógeno en forma gaseosa a alta presión?

El hidrógeno se puede almacenar en forma gaseosa a alta presión, utilizando presiones de 350 bar para vehículos grandes y 700 bar para vehículos ligeros y pequeños.

¿Qué son los hidruros metálicos y cómo se descomponen para liberar hidrógeno?

Los hidruros metálicos son compuestos que contienen hidrógeno junto con metales. Se descomponen a ciertas temperaturas para liberar hidrógeno; por ejemplo, el hidruro de litio y aluminio se descompone en tres etapas a temperaturas de 154 °C, 197 °C y 580 °C.

¿Cómo se puede mejorar la tasa de absorción de hidrógeno en materiales bimetálicos?

La tasa de absorción de hidrógeno en materiales bimetálicos puede mejorarse mediante el dopaje con nanocalizadores bimetálicos como níquel, hierro, cobalto, magnesio o cobre, que aumentan la cinética de la reacción.

¿Qué es la hidrogenación y cómo se realiza en una hidrogeneradora?

La hidrogenación es el proceso de unir hidrógeno a un compuesto. En una hidrogeneradora, este proceso se realiza al introducir hidrógeno en un material, generalmente a alta presión o bajo ciertas condiciones de temperatura, para almacenar hidrógeno en forma de hidruro.

¿Cómo se puede utilizar el ácido clorhídrico en la generación de hidrógeno?

El ácido clorhídrico se puede combinar con aluminio, obteniendo cloruro de aluminio y liberando hidrógeno. Este hidrógeno puede ser utilizado como dopado en gasolinera para motores de gasolina, lo que produce electricidad.

¿Por qué es importante el uso de catalizadores en la descomposición de hidracina para obtener hidrógeno?

Los catalizadores, especialmente los bimetálicos, mejoran la eficiencia de la descomposición de la hidracina para obtener hidrógeno. Permiten lograr una descomposición completa, separando el nitrógeno del hidrógeno, y reducen la cantidad de energía necesaria para la reacción.

¿Cómo se relaciona el almacenamiento de hidrógeno con la electromobilidad?

El almacenamiento de hidrógeno es crucial para la electromobilidad, ya que los vehículos eléctricos pueden utilizar pilas de hidrógeno que liberan energía cuando el hidrógeno reacciona con el oxígeno del aire.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar compuestos bimetálicos dopados con nanocalizadores para el almacenamiento de hidrógeno?

Los compuestos bimetálicos dopados con nanocalizadores mejoran la capacidad de almacenamiento de hidrógeno, disminuyen las temperaturas de descomposición para liberar hidrógeno y aumentan la tasa de absorción de hidrógeno, lo que los hace más eficientes y apropiados para aplicaciones prácticas.

¿Cómo se puede utilizar el hidrógeno almacenado en forma de amoniaco para la generación de energía?

El hidrógeno almacenado en forma de amoniaco puede ser transportado y, al llegar a su destino, se separa del nitrógeno mediante una descomposición completa, generalmente con catalizadores. El hidrógeno resultante puede ser utilizado en pilas de combustible para generar energía.

¿Qué es la hidrogenera y cómo se relaciona con el proceso de recarga de vehículos de hidrógeno?

Una hidrogenera es una estación donde se puede recargar hidrógeno en los tanques de hidrógeno de los vehículos. Es similar a una gasolinera, pero en lugar de combustible, proporciona hidrógeno para vehículos de hidrógeno.

¿Cómo se puede mejorar la eficiencia del almacenamiento de hidrógeno en materiales bimetálicos?

La eficiencia del almacenamiento de hidrógeno en materiales bimetálicos puede mejorarse mediante técnicas como el dopaje con nanocalizadores bimetálicos, la aumento de la presión o la temperatura, y el uso de catalizadores adecuados.