Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern en Evanston, EE.UU, ha desarrollado un nuevo material cuyas características pueden impulsar significativamente la tecnología de la pila de combustible de hidrógeno. Como si de una esponja se tratase, su alta porosidad le permite retener grandes cantidades de este gas a alta presión y liberarlo posteriormente a menor presión, en grandes cantidades y de forma controlada dando lugar a una nueva generación de vehículos impulsados por hidrógeno mucho más económicos.
En 2017 el transporte por carretera (automóviles y camiones), la aviación y el ferrocarril no electrificado se convirtieron en los mayores emisores de gases de efecto invernadero a la atmósfera, por encima incluso de las centrales eléctricas. En este estado, la electrificación del transporte es una herramienta imprescindible para reducir el cambio climático. Si bien las baterías pueden ser una solución para vehículos pequeños, el transporte de mercancías mediante camiones de gran tonelaje, ferrocarriles y aviones, precisa de una solución que puede venir de la mano del hidrógeno. En este caso, si el gas que alimenta las celdas de combustible se produce empleando fuentes de energía renovable, se convierte en una opción completamente ecológica.
Sin embargo, esta tecnología tiene actualmente algunos inconvenientes técnicos que complican su desarrollo como es su almacenamiento. El hidrógeno es extremadamente ligero. A la presión atmosférica, transportar un kilogramo de hidrógeno, con el que se podría alimentar un motor eléctrico de un automóvil durante más de 100 kilómetros, precisaría de un tanque de almacenamiento de alrededor de 11.000 litros. Para evitar este problema, el hidrógeno se almacena en tanques a alta presión, alrededor de 700 bares, de manera que es posible transportar entre 4 a 5 kilogramos de combustible que se transforman en una autonomía real de unos 500 kilómetros. Para hacernos una idea, esta presión de almacenamiento es 300 veces más elevada que la de los neumáticos, lo que obliga a blindar los tanques de almacenamiento, elevando el coste del vehículo.
Tanque de almacenamiento de hidrógeno.
El equipo de investigación dirigido por el profesor Omar Farha, de la Universidad Northwestern en Evanston, EE. UU, ha desarrollado un método alternativo que permite el almacenamiento de grandes volúmenes de hidrógeno a una presión mucho más baja. "Funciona exactamente igual que una esponja, pero con cavidades muy ordenadas", afirma Farha. Los miles de millones de diminutos poros que forman la estructura de este material, creado a base de aluminio, hacen que su superficie específica sea muy elevada: un solo gramo tiene un área similar a la de un campo de fútbol.
Este material es capaz de almacenar grandes cantidades de hidrógeno y metano dentro un marco organometálico poroso y entregarlos a la pila de combustible a presiones bajas y de una forma totalmente controlada. Gracias a esta arquitectura, y según los autores de la investigación, es posible eliminar la necesidad de los tanques de alta presión.
El estudio, publicado en la revista Science, ha sido desarrollado inicialmente con el objetivo de proteger a los soldados contra los ataques de gases nerviosos. El nuevo material ha superado las especificaciones establecidas para el almacenamiento que impuso el Departamento de Defensa de los EE.UU. Con la experiencia adquirida es este propósito, el proyecto necesita la aceptación de los fabricantes de automóviles para desarrollar este tipo de material para aplicaciones de transporte.
