Investigadores del Centro RIKEN para la Ciencia de la Materia Emergente (CEMS) de Japón han conseguido un nuevo compuesto para transportar hidrógeno. Dicho compuesto utiliza una reacción química para almacenar amoniaco de forma fácil y segura. Pero también ofrece la posibilidad de hacerlo con el hidrógeno que transporta.
En un artículo, publicado en el Journal of the American Chemical Society, los investigadores afirman que el compuesto:
“Debería ayudar a liderar el camino hacia una sociedad descarbonizada con una economía de hidrógeno práctica”.
Es obvio que el cambio de energía a hidrógeno requiere una forma segura de almacenarlo y transportarlo, porque es, en sí mismo, altamente combustible. Una forma de hacerlo es almacenarlos como parte de otra molécula y extraerlo cuando se requiera. El amoniaco (NH3) es un buen portador. Entre otras cosas, porque cada molécula contiene tres átomos de hidrógeno y casi el 20% del amoniaco, en peso, es hidrógeno.
No obstante, el inconveniente es que el amoniaco es altamente corrosivo, por lo que se complica su almacenamiento y uso. Hoy por hoy, se almacena licuándolo a temperaturas inferiores al punto de congelación y en recipientes resistente a la presión.
Los compuestos porosos también pueden almacenar amoniaco a temperatura y presión ambiente. El inconveniente es que la capacidad de almacenamiento es baja y su recuperación complicada.
Nuevo compuesto del del Centro RIKEN
El artículo informa del descubrimiento de un nuevo compuesto por parte de un equipo de investigadores del Centro RIKEN. Se trata de una perovskita, un material con una estructura cristalina repetitiva distintiva. Puede almacenar fácilmente amoniaco y permite su recuperación fácil y completa a temperaturas relativamente bajas.
Masuki Kawamoto de RIKEN CEMS es quien dirige al equipo de investigación. Ellos se centraron en el yoduro de plomo y etilamonio de perovskita (EAPbl3). La formulación del compuesto es CH3CH2NH3Pbl3.
Lo que descubrieron es que su estructura columnar unidimensional sufre una reacción química con amoniaco a temperatura y presión ambiente. El resultado es una transformación dinámica en una estructura de capas bidimensional llamada hidróxido de yoduro de plomo, o Pb(OH)I.
El proceso permite que el amoniaco se almacene dentro de la estructura de capas mediante la conversión química. En consecuencia, EAPbl3 puede almacenar de forma segura el amoniaco como compuesto de hidrógeno. El proceso es mucho más económico que la licuefacción a -33° en contenedores presurizados. Y, además, es mucho más simple la recuperación del amoniaco.
Centro Riken: «Repetition of NH3uptake/extraction in EAPbI3».
Según Kawamoto:
“Para nuestra sorpresa, el amoniaco almacenado en yoduro de plomo y etilamonio podía extraerse fácilmente calentándolo suavemente”.
El compuesto de nitrógeno almacenado sufre una reacción inversa a 50°C al vacío y vuelve a convertirse en amoniaco. La temperatura es muy inferior que los 150°C o más que son necesarios para extraer amoniaco de compuestos porosos. Eso convierte el compuesto en un medio excelente para manejar gases corrosivos de forma simple y rentable.
Cambio de color del compuesto
Además, tras volver a la estructura columnar unidimensional, la perovskita se puede reutilizar. Eso permite que el amoniaco se almacene y extraiga repetidamente. Como dato importante para Kawamoto, el compuesto, inicialmente amarillo, se volvió blanco tras la reacción:
“La capacidad del compuesto para cambiar el color cuando se almacena amoniaco significa que se pueden desarrollar sensores de amoniaco basados en colores para determinar la cantidad de amoniaco almacenado”.
Cambio de color tras la reacción química.
Usos
El nuevo método de almacenamiento tiene varios usos. Almacenar amoniaco es útil, ya que se utiliza para múltiples productos, desde fertilizantes hasta farmacéuticos y textiles. A largo plazo, según Yoshihiro Ito de RIKEN CEMS:
“Esperamos que este método simple y eficiente pueda ser parte de la solución para lograr una sociedad descarbonizada mediante el uso de amoniaco como transportados de hidrógeno libre de carbono”.
FUENTE: Europa Press.
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