Hidrogen en flors de carboni
2007/10/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
L'hidrogen pot ser un bon substitut dels combustibles fòssils, segons molts experts. D'una banda, és una font d'energia renovable i per un altre, no emet gasos d'efecte d'hivernacle. Per contra, el vapor d'aigua és l'únic gas que s'emet en utilitzar l'hidrogen com a font d'energia. Per això, tenint en compte que els dos principals problemes dels combustibles fòssils són el seu esgotament i la contaminació que provoquen, l'hidrogen sembla una bona opció davant ells.
A pesar que l'hidrogen té una menor densitat energètica que els derivats del petroli, aquesta densitat és suficient per a, per exemple, fer circular diversos vehicles de transport de passatgers. No és una qüestió nova, el primer prototip de vehicle propulsat per l'hidrogen (GM Electrovan) va ser desenvolupat en 1966 per la signatura estatunidenca General Motors. I en l'actualitat, moltes llars d'automoció estan desenvolupant vehicles que es mouen gràcies a les cèl·lules de combustible alimentades per hidrogen.
No obstant això, encara existeixen barreres per a l'ús de l'hidrogen com a font d'energia. I un dels principals és trobar un mitjà eficient, barat i segur de recollida d'hidrogen. Per a ser eficaç com a font d'energia és necessari emmagatzemar hidrogen en una densitat relativament elevada. Així, es pot emmagatzemar com un gas comprimit o liquat, però en molts casos el seu ús està limitat pel cost que suposa la construcció de contenidors segurs per a la recollida de gas comprimit o el maneig del líquid criogènic --hidrogen liquat -.
Una altra opció és l'adsorció. És a dir, que en lloc de recollir l'hidrogen en l'estat gasós o líquid esmentat, s'emmagatzemi pegat en un adsorbent. En els últims anys molts investigadors estan treballant per a trobar adsorbents adequats. En aquests adsorbents, l'hidrogen hauria d'adherir-se a una densitat relativament alta, però sense reaccionar químicament amb l'adsorbent.
Alguns metalls poden complir aquesta funció, però són molt cars. Per contra, els materials porosos, a més de ser més barats, són més eficients, ja que es pot recuperar tot l'hidrogen adsorbido i una vegada recollit i desprès l'hidrogen, no és necessari regenerar-lo o reactivar-lo.
Entre els materials porosos, els investigadors buscaven nanoestructuras de carboni per la seva petita massa i la seva alta capacitat d'adsorció. No obstant això, nombrosos estudis han demostrat que en el cas dels nanotubos de carboni la interacció entre hidrogen i carboni és molt feble, i que si s'utilitzen materials porosos basats en carboni per a la captació d'hidrogen, aquesta interacció ha de ser més intensa.
Doncs bé, segons un estudi realitzat per un grup internacional d'investigadors, és possible que la interacció carboni-hidrogen en una altra nanoestructura de carboni sigui prou potent com per a ser utilitzada com a adsorbent. L'estudi, coordinat per Javier Bermejo, membre del CSIC (Consell Superior de Recerques Cientificas) i professor de recerca adscrit a la UPV, ha demostrat que les nanoramas de carboni són efectives en la recollida d'hidrogen. L'estudi ha estat publicat en una de les revistes més importants del camp de la física: Physical Review Letters.
Dalias de carboni
Les nanoramas de carboni es van veure per primera vegada en 1999. Són estructures similars als nanotubos, però es tanquen en un extrem i adquireixen una forma cònica similar a una branca. Les nanoramas són monocapa, és a dir, tenen la paret del gruix d'un àtom de carboni. Cada branca és de 2-3 nm, però s'agrupen en grups formant agregats en forma de dalias d'entre 80 i 100 nm de diàmetre, formats per centenars de branques. Aquestes flors es caracteritzen per la seva gran capacitat d'adsorció. De fet, tenen una enorme superfície específica, 400 m 2 en un sol gram. D'aquesta manera, poden emmagatzemar gran quantitat d'hidrogen en un lloc petit.
A més, en comparació amb els nanotubos, la fabricació de nanoramas és relativament senzilla. La vaporització làser del carboni a temperatura ambient permet obtenir flors de nanoramas d'alta puresa, amb un rendiment del 90%.
En concret, l'estudi analitza la mobilitat del gas adsorbido a diferents temperatures i els detalls de la interacció entre l'hidrogen i les nanoramas.
El resultat més destacat ha estat que l'hidrogen s'adhereix als nanoramas amb una solidesa diferent a altres nanoestructuras, i que no obstant això, quan es vol utilitzar, pot ser alliberat en condicions controlades. Així, els investigadors creuen que les nanoramas de carboni poden ser un material de gran futur com mig lleuger d'emmagatzematge d'hidrogen.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
