¿Qué son las Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno?
Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno son materiales de aleación que pueden almacenar hidrógeno.
Aprovechan el mecanismo por el que ciertos metales se combinan con el hidrógeno para formar hidruros. De los muchos elementos metálicos, un metal relativamente fácil de hidrurar es el magnesio (Mg).
Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno pueden obtenerse mezclando metales fácilmente hidrizables en proporciones específicas y aleándolos entre sí.
Usos de las Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
Entre las aplicaciones de las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno se encuentran los depósitos de combustible de los vehículos de hidrógeno y de pilas de combustible, y los materiales anódicos de las baterías secundarias de níquel-hidrógeno. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno se utilizan en aplicaciones en las que pueden aprovecharse estas características, ya que pueden almacenar un volumen de hidrógeno 1.000 veces mayor que el volumen de la propia aleación de almacenamiento de hidrógeno.
La aplicación más conocida de las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno es como material anódico para pilas recargables de níquel-hidruro metálico. Las pilas recargables de níquel-hidruro metálico de tipo célula seca se han comercializado y todavía están disponibles. Sin embargo, su uso no está muy extendido debido a su baja capacidad en comparación con las baterías recargables de iones de litio.
Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno actuales suelen utilizar metales raros y, por tanto, su producción es cara. Si se desarrollan innovaciones tecnológicas para resolver las desventajas de los altos costes, habrá una oportunidad para que las pilas recargables que utilizan aleaciones para almacenamiento de hidrógeno estén más ampliamente disponibles.
Propiedades de las Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno se caracterizan no sólo por su capacidad para almacenar hidrógeno, sino también por su capacidad para liberar el hidrógeno almacenado. En condiciones normales, el elemento hidrógeno (H) está muy diluido en forma de gas hidrógeno (H2). Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno pueden almacenar hidrógeno con una densidad de empaquetamiento mayor que en estado de hidrógeno gaseoso (H2). Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno generan calor cuando almacenan hidrógeno, mientras que liberan hidrógeno cuando se calientan.
El hidrógeno es una de las fuentes de energía más prometedoras del futuro como alternativa a los combustibles fósiles. Sin embargo, la baja densidad energética del gas hidrógeno en estado gaseoso hace que su transporte por sí solo sea considerablemente ineficaz. Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno son una solución potencial a los futuros problemas energéticos, ya que pueden almacenar hidrógeno en un estado de alta densidad energética.
Las aleaciones que utilizan elementos de tierras raras, que son escasos y caros, se han utilizado tradicionalmente como aleaciones para almacenamiento de hidrógeno capaces de almacenar suficiente hidrógeno para su uso práctico. Sin embargo, está en marcha el desarrollo de nuevos materiales de aleación que puedan almacenar suficiente hidrógeno sin el uso de elementos de tierras raras (tierras raras), que son caros y raros.
Tipos de Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
Pueden clasificarse a grandes rasgos en cinco tipos en función de su composición. Los nombres de clasificación y las estructuras cristalinas difieren según la relación de composición y el tipo de metal utilizado.
1. Tipo AB5
Basada principalmente en elementos de tierras raras. También contiene elementos de transición como el níquel (Ni). Como la cantidad de hidrógeno que puede absorber es relativamente alta, se utiliza como material anódico en las pilas secundarias de níquel-hidrógeno.
2. Tipo AB2
Basado principalmente en elementos de transición como el manganeso, el titanio, el níquel y el circonio. En comparación con el tipo AB5 anterior, este material de aleación tiene una mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno, por lo que se está investigando y desarrollando activamente.
3. Tipo AB
Hecho principalmente de titanio y hierro, a veces abreviado como tipo Ti-Fe. Puede producirse sin utilizar elementos de tierras raras, por lo que su fabricación es relativamente barata.
4. Tipo A2B
Las aleaciones de Mg se fabrican principalmente a partir de magnesio. Como el magnesio puede absorber una gran cantidad de hidrógeno, se caracteriza por su gran capacidad de almacenamiento de hidrógeno.
5. Aleaciones BCC de Tipo Solución Sólida
Fabricadas principalmente a partir de vanadio y cromo, a veces denominadas Ti-V o Ti-Cr, estas aleaciones tienen una mayor capacidad de almacenamiento de hidrógeno que los tipos AB5 y AB2.
Más Información sobre Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
1. Aplicaciones de las Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
Las aplicaciones de las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno incluyen bombas de calor y compresores. Otras aplicaciones incluyen materiales para tanques de almacenamiento de hidrógeno que combinan aleaciones para almacenamiento de hidrógeno y recipientes de alta presión para su uso en vehículos de hidrógeno.
2. El Futuro de las Aleaciones para Almacenamiento de Hidrógeno
Las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno son materiales que pueden almacenar y liberar hidrógeno. Se espera que el hidrógeno sustituya a los combustibles fósiles como fuente de energía limpia.
Si se pueden desarrollar aleaciones para almacenamiento de hidrógeno que puedan almacenar y liberar grandes cantidades de hidrógeno y puedan fabricarse a bajo coste, las aleaciones para almacenamiento de hidrógeno serán un material prometedor para el futuro.