Encuentran una forma eficiente de almacenar hidrógeno gracias a unos diminutos bombones de paladio

Un enfoque innovador podría convertir las nanopartículas en depósitos simples para almacenar hidrógeno. El gas altamente volátil se considera un portador de energía prometedor para el futuro, que podría proporcionar combustibles respetuosos con el clima para aviones, barcos y camiones, por ejemplo, además de permitir la producción de acero y cemento respetuosos con el clima, dependiendo de cómo sea el gas hidrógeno generado. Sin embargo, almacenar hidrógeno es costoso: o el gas debe mantenerse en tanques presurizados, hasta 700 bar, o debe licuarse, lo que significa enfriarlo a menos 253 grados centígrados. Ambos procedimientos consumen energía adicional.

Un equipo dirigido por Andreas Stierle de DESY ha sentado las bases para un método alternativo: almacenar hidrógeno en diminutas nanopartículas hechas del metal precioso paladio, de solo 1,2 nanómetros de diámetro. El hecho de que el paladio puede absorber hidrógeno como una esponja se conoce desde hace algún tiempo. “Sin embargo, hasta ahora sacar de nuevo el hidrógeno del material ha planteado un problema”, explica Stierle. "Es por eso que estamos probando partículas de paladio que tienen solo un nanómetro de diámetro". Un nanómetro es una millonésima de milímetro.

Para garantizar que las partículas diminutas sean lo suficientemente resistentes, se estabilizan mediante un núcleo hecho de iridio, un metal precioso y poco común. Además, están unidos a un soporte de grafeno, una capa de carbono extremadamente fina. "Podemos unir las partículas de paladio al grafeno a intervalos de sólo dos nanómetros y medio", informa Stierle, director del DESY NanoLab. "Esto da como resultado una estructura periódica y regular". El equipo, que también incluye investigadores de las universidades de Colonia y Hamburgo, publicó sus hallazgos en la revista ACS Nano de la American Chemical Society (ACS) .

La fuente de rayos X de DESY, PETRA III, se utilizó para observar lo que sucede cuando las partículas de paladio entran en contacto con el hidrógeno: esencialmente, el hidrógeno se adhiere a las superficies de las nanopartículas y casi nada penetra en el interior. Las nanopartículas se pueden representar como chocolates: una nuez de iridio en el centro, envuelta en una capa de paladio, en lugar de mazapán, y recubierta de chocolate en el exterior por el hidrógeno. Todo lo que se necesita para recuperar el hidrógeno almacenado es agregar una pequeña cantidad de calor; el hidrógeno se libera rápidamente de la superficie de las partículas, porque las moléculas de gas no tienen que salir del interior del cúmulo.

“A continuación, queremos averiguar qué densidades de almacenamiento se pueden lograr con este nuevo método”, dice Stierle. Sin embargo, aún deben superarse algunos desafíos antes de pasar a las aplicaciones prácticas. Por ejemplo, otras formas de estructuras de carbono podrían ser un portador más adecuado que el grafeno; los expertos están considerando usar esponjas de carbono, que contienen poros diminutos. En su interior deberían caber cantidades sustanciales de nanopartículas de paladio.