Powerpaste contiene energía de hidrógeno limpia en una capa gris segura y conveniente
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Los investigadores de Fraunhofer han presentado un “Powerpaste” a base de magnesio que almacena energía de hidrógeno a 10 veces la densidad de una batería de litio, ofreciendo a los vehículos de celda de combustible de hidrógeno la capacidad de viajar más lejos que los que funcionan con gasolina y repostar en minutos.
Normalmente, por supuesto, los vehículos de pila de combustible de hidrógeno transportan su combustible H2 en forma gaseosa, almacenado en tanques a presiones de alrededor de 700 bar (10,150 psi). Estos tanques son bastante grandes y pesados, lo que contrarresta una de las ventajas clave del hidrógeno sobre las baterías de litio actuales: su mayor densidad de energía. Las altas presiones involucradas también hacen que el hidrógeno sea una opción poco práctica para vehículos de dos ruedas como motocicletas y scooters.
Pero un equipo del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM en Dresde ha ideado una forma nueva e interesante de almacenar y transportar energía de hidrógeno, en forma de “Powerpaste” a base de hidruro de magnesio que almacena el hidrógeno en un forma química, a presión atmosférica, lista para su liberación cuando sea necesario.
Para producir la pasta, el magnesio se combina con hidrógeno a alrededor de 350 ° C (662 ° F) y de cinco a seis veces la presión atmosférica para formar hidruro de magnesio. Se agregan un éster y una sal metálica para completar el proceso y formar una sustancia viscosa gris que se puede cargar en cartuchos.
En forma de Powerpaste, es completamente estable a temperaturas de hasta 250 ° C (482 ° F). Lleva 10 veces la energía de un peso similar en las baterías de litio, y sustancialmente más que un tanque de H700 de 2 bares del mismo peso. Los investigadores dicen que los vehículos que funcionan con un sistema de propulsión Powerpaste pueden esperar una autonomía “comparable o incluso mayor que la gasolina”.
Cuando llega el momento de liberar la energía, un mecanismo de émbolo extruye la pasta en una cámara donde reacciona con el agua para liberar hidrógeno a una velocidad controlada dinámicamente, que luego alimenta una celda de combustible para crear energía eléctrica con la que hacer funcionar un tren motriz EV o Otro dispositivo. Parte de la impresionante densidad de energía de la pasta proviene del hecho de que la mitad del hidrógeno liberado proviene del agua con la que reacciona.
Fraunhofer IFAM
Repostar un scooter Powerpaste, por ejemplo, sería cuestión de sacar el cartucho y reemplazarlo por uno lleno en una estación de servicio. De esta manera, estas cosas podrían convertirse en algo así como una botella de gas para barbacoa: una forma fácilmente reemplazable de usar energía limpia en una variedad de dispositivos. El equipo de Fraunhofer habla de usarlo en grandes drones, poniendo un multiplicador en su tiempo y alcance de vuelo, o en aparatos eléctricos portátiles, como una tostadora o una tetera para acampar alimentada con pasta, por ejemplo.
Y donde los cartuchos extraíbles pueden ser solo el boleto para algunas aplicaciones, a otras les puede resultar más fácil bombear el material a un tanque, por ejemplo, automóviles y camiones con celda de combustible, aviones y aplicaciones más grandes. El equipo dice que esta sustancia lodosa se puede suministrar a través de líneas de llenado estándar con “equipos relativamente económicos”.
Logísticamente, esto parece mucho más simple que el H2 gaseoso (y ciertamente líquido) regular. Se puede transportar en camiones en barriles o camiones cisterna y dejar más o menos en cualquier lugar sin peligro. Fraunhofer IFAM está construyendo una planta de producción de Powerpaste en sus propias instalaciones, que se abrirá a finales de este año y tendrá la capacidad de producir hasta cuatro toneladas de pasta al año para programas piloto y evaluación de la industria. También tiene un generador de energía en funcionamiento en el banco de pruebas del laboratorio.
Sin embargo, quedan preguntas. ¿Qué le sucede al magnesio cuando se gasta la pasta? ¿Se recicla nuevamente en el proceso? ¿Las cifras de densidad de energía citadas anteriormente tienen en cuenta todo el sistema requerido o solo el almacenamiento de combustible? ¿Cuánta agua usa para una determinada cantidad de energía y cuánta agua necesita agregar cuando se llena, dado que las celdas de combustible producen agua como subproducto?
Quizás lo más importante, ¿qué tan eficiente energéticamente es el proceso de elaboración de esta pasta? No olvidemos que una de las marcas negras contra el hidrógeno limpio en los sistemas de pilas de combustible es su uso terriblemente ineficiente de la energía limpia. Almacene energía limpia en una batería y obtendrá más del 90 por ciento de ella en las ruedas. Guárdelo en hidrógeno y quemará al menos la mitad en procesos con pérdidas a lo largo del camino.
La producción de Powerpaste requiere calor, presión y procesos industriales, todos los cuales cuestan energía. Agregue a eso los costos financieros y energéticos de almacenamiento y transporte, y es probable que las ecuaciones hagan que el H2 gaseoso parezca un pequeño contenedor de energía muy frugal en comparación.
Siempre que Powerpaste se produzca utilizando únicamente energía limpia, seguirá pareciendo un combustible limpio, y quizás uno muy conveniente que podamos imaginar para distribuirlo en las estaciones de servicio sin demasiado alboroto. Pero en un mundo donde la producción de energía limpia todavía es limitada, puede terminar pareciendo un desperdicio de nuestros recursos solares y eólicos.
Y luego está la cuestión del costo; ¿Cómo se comparará Powerpaste con la gasolina en un llenado, dado que ofrecerá aproximadamente el mismo rango? Ciertamente, será mucho para empezar y bajará con la escala y el precio del H2 limpio. Pero los costos adicionales de procesamiento y transporte lo harán más caro que el gas hidrógeno puro, y una cifra aproximada en el futuro definitivamente podría ser instructiva. Le plantearemos estas preguntas a los investigadores y veremos cómo las cosas comienzan a acumularse.
