Un avance químico podría desbloquear el verdadero potencial del hidrógeno en polvo como combustible

Investigadores de la Universidad Deakin en Australia han descubierto que el nitruro de boro, un químico doméstico usado comúnmente en pinturas, cosméticos y cemento dental, podría desbloquear el potencial del hidrógeno como combustible, según un comunicado de prensa.

Con una crisis energética inminente y la amenaza del cambio climático causado por el uso de combustibles fósiles, la necesidad de combustibles alternativos nunca ha sido tan fuerte. Científicos de todo el mundo han estado trabajando para promover el uso del hidrógeno como fuente alternativa de energía. Sin embargo, el almacenamiento y transporte del combustible sigue siendo engorroso y arriesgado.

Un equipo de investigación de la Universidad de Deakin descubrió que la solución a este problema es una humilde sustancia química llamada nitruro de boro, y el descubrimiento fue tan sorprendente que los propios investigadores repitieron los experimentos entre 20 y 30 veces para confirmar sus resultados y empezar a creer en el potencial de la sustancia química.

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Como sugiere el nombre, el producto químico es el resultado de una reacción química entre el boro y el nitrógeno, que produce un compuesto que es química y térmicamente resistente. Debido a estas propiedades, el producto químico ha encontrado aplicaciones en la fundición de metales, pero más comúnmente también se utiliza como lubricante en pinturas y cosméticos.

En forma de polvo, el nitruro de boro funciona como absorbente y funciona bastante bien ya que tiene una alta capacidad de absorción incluso en espacios pequeños. Los investigadores aprovecharon su capacidad de absorción para separar gases en un molino de bolas. Una especie de molino, un molino de bolas, consta de bolas de acero inoxidable que se colocan dentro de una cámara con una mezcla de gases que deben separarse.

Luego se hace girar la cámara a altas velocidades, durante la cual la reacción mecanoquímica entre las paredes de la cámara del molino de bolas, las bolas de acero inoxidable y el polvo de nitruro de boro del interior da como resultado que el polvo absorba un gas.

El comunicado de prensa afirma que entre una mezcla de gases, solo un tipo de gas es absorbido por el polvo, que luego puede retirarse del molino y transportarse a temperatura ambiente. En cuanto al hidrógeno, se trata de un método bastante sencillo para transportar el combustible frente a los contenedores de alta presión o ultrarrefrigeración que se utilizan actualmente. Para liberar el gas, es necesario calentar el polvo al vacío. Una vez extraído el gas, el polvo se puede reutilizar nuevamente.

Esta tecnología no sólo puede ayudar a generar combustibles futuros. Actualmente, las refinerías de petróleo utilizan un proceso llamado "destilación criogénica" para separar los componentes del petróleo crudo, como la gasolina y el gas de cocina. Se trata de un proceso que consume mucha energía y representa alrededor del 15 por ciento de la demanda energética mundial.

Los investigadores confían en que su separación de gases en polvo es eficaz incluso para los componentes del petróleo crudo. En condiciones de prueba, su configuración requirió 76,8 KJ/s de energía para separar y almacenar 1.000 litros de gases. Se trata de una reducción del 90 por ciento en la cantidad de energía que actualmente se gasta en la "destilación criogénica", afirma el comunicado de prensa.

Hasta ahora, el equipo de investigación sólo ha intentado utilizar este método para separar unos pocos litros de gases a la vez. Ahora planean probar la tecnología a escala.

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Los hallazgos de su investigación fueron publicados en la revista Materials Today.

Abstracto: Las mezclas ligeras de hidrocarburos olefinas y gases de parafina se producen durante el procesamiento de gas natural o petroquímico. La industria petroquímica separa las mezclas de gases de hidrocarburos mediante un proceso de destilación criogénica que consume mucha energía y que representa el 15% del consumo mundial de energía [1]. Es necesario el desarrollo de un nuevo proceso de separación que ahorre energía para reducir el consumo de energía. En esta investigación, desarrollamos un proceso de separación mecanoquímico ecológico y de baja energía en el que polvos de nitruro de boro (BN) se molieron con bolas a temperatura ambiente en la atmósfera de un gas de mezcla de alquino o olefina y parafina. BN adsorbe selectivamente una cantidad mucho mayor de gas alquino y olefina que gases de parafina y, por lo tanto, el gas de parafina se purifica después del proceso de molienda de bolas. El gas olefina adsorbido se puede recuperar del BN mediante un proceso de calentamiento a baja temperatura. El proceso mecanoquímico produce capacidades de absorción extremadamente altas de gases alquinos y olefinas en el BN (708 cm3/g para acetileno (C2H2) y 1048 cm3/g para etileno (C2H4)), respectivamente. Hasta donde sabemos, con la ayuda de un molino de bolas, las nanohojas de BN han logrado las mayores capacidades de absorción de gases alquinos/olefinas, que son superiores a todos los demás materiales reportados hasta ahora. El análisis químico revela que grandes cantidades de gases de olefina se adsorbieron casi químicamente en las nanohojas de BN formadas in situ mediante la formación de enlaces C-N, mientras que una pequeña cantidad de gases de parafina se adsorbieron físicamente en nanopartículas de BN. Este proceso mecanoquímico escalable tiene un gran potencial como método de separación industrial y puede generar ahorros sustanciales de energía.