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Estudia IPN nuevos materiales para almacenar hidrógeno

 
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hidrogeno17 de marzo de 2011

•Con esta investigación, la doctora Cristina Pérez Krap obtuvo el Premio a la Mejor Tesis de Posgrado 2010 en la categoría de Doctorado en Ingeniería Avanzada en el área de Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas del IPN

Convencidos de que el uso del hidrógeno representa una alternativa energética sustentable a los derivados de combustibles fósiles, particularmente para aplicarse en el transporte automotor, investigadores del Instituto Politécnico Nacional (IPN) estudian nuevos materiales para almacenar este elemento mediante un método reversible, seguro y económicamente viable.

La doctora Cristina Pérez Krap, egresada del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Unidad Legaria del IPN, quien obtuvo el Premio a la Mejor Tesis de Posgrado 2010 en la categoría de Doctorado en Ingeniería Avanzada en el Área de Ingeniería y Ciencias Físico Matemáticas con el tema “Nuevos materiales para almacenamiento de hidrógeno en nanocavidades”, comentó que es una preocupación mundial la necesidad de buscar un material de almacenamiento apropiado para dicho gas.

Resaltó que su interés surgió desde que concluyó su licenciatura en Ingeniería Química, además de que el uso del hidrógeno como combustible alternativo es un tema que ha cobrado gran importancia en todo el mundo, y como ejemplo citó que Inglaterra y Estados Unidos invierten grandes sumas de dinero en investigación, producción, almacenamiento y en la forma de obtener energía a través de celdas de combustible.

“La mayoría de las investigaciones en el mundo están dirigidas al almacenamiento de hidrógeno de manera compacta y ligera, sobre todo para la industria automotriz, y por ello se estudia la optimización de distintos métodos que incluyen alta presión, temperaturas criogénicas (extremadamente frías) y compuestos químicos”, detalló.

Pérez Krap explicó que para almacenar el gas hidrógeno se requiere de tanques de alta presión que no alcanzan la densidad gravimétrica, o sea que la cantidad contenida en el tanque puede no ser suficiente para ser utilizado en las aplicaciones requeridas, como ocurre, por ejemplo, en el sector automotriz.

No obstante, este portador energético se puede almacenar en estado líquido en tanques criogénicos, equipos preparados especialmente para contener líquidos muy fríos, construidos con un recipiente interior de acero inoxidable capaz de soportar bajas temperaturas y otro exterior de acero al carbono aislado por una combinación de alto vacío, razón por la cual  es un método costoso y registra una pérdida de dos por ciento de la materia por evaporación.

Bajo la asesoría de los doctores Edilso Francisco Reguera Ruiz, del CICATA Unidad Legaria, y Jorge Balsameda Era, del Instituto de Investigaciones en Materiales de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), quienes han estudiado cómo almacenar el hidrógeno en cavidades nanométricas (unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro), Pérez Krap basó su tesis de doctorado en el estudio de la intensidad con la que las cavidades de la superficie de materiales porosos son capaces de interactuar con el hidrógeno.

La investigación se dirigió al estudio de la capacidad de adsorción o adhesión de los átomos de hidrógeno sobre la superficie de los hexacianometalatos de metales de transición, porque son complejos químicos que poseen estructuras tridimensionales porosas semejantes a cubos o tanques nanométricos en los que es posible almacenar el hidrógeno.
Los metales de transición están situados en la parte central de la tabla periódica, poseen una esfera de coordinación incompleta, o sea que registran un faltante de electrones en sus orbitales, característica que puede ser aprovechada para completarlos mediante la interacción con los átomos de hidrógeno.

“En este trabajo se analizó la modulación de la fuerza de interacción entre el hidrogeno y los metales de transición; es decir, qué tan fuerte puede adherirse el hidrogeno al metal y cómo influye éste en la capacidad de adsorción”, explicó.
De acuerdo con sus investigaciones, Pérez Krap observó que los dos metales que tuvieron una muy buena respuesta para almacenar hidrógeno fueron níquel y cadmio, “porque el primero interacciona fuertemente con el hidrógeno y el cadmio le proporciona un mayor volumen a la estructura. Se trata de buscar materiales que tengan un amplio espacio, que tengan una muy buena interacción con el hidrógeno, pero que también sean capaces de liberarlo en cualquier momento, además deben ser económicos y de bajo peso”, detalló.

Cabe destacar que esta investigación fue sustentada en seis artículos publicados en revistas científicas de alto impacto, junto con el Premio a la Mejor Tesis de Posgrado 2010 del IPN, lo que le permitió a la investigadora politécnica obtener una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) para realizar su postdoctorado en Inglaterra, donde colaborará estrechamente con el doctor Martin Schröder, profesor e investigador de la Universidad de Nottingham, en un proyecto de investigación de la adsorción de hidrógeno en enrejados metal-orgánicos.

Créditos: Comunicación Social/IPN/ Comunicado: 073
Imagen: motordehidrogeno.net