Los científicos se acercaron un paso más a la solución de un gran problema de la energía del hidrógeno
El vidrio metálico tiene el potencial de reemplazar el paladio
Un equipo de científicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente (FEFU) junto con sus colegas de Austria, Turquía, Eslovaquia, Rusia (MISIS, MSU) y el Reino Unido encontraron una manera de hidrogenar finas capas de vidrio metálico a temperatura ambiente. Esta tecnología puede ampliar considerablemente la gama de materiales y métodos baratos, eficientes en el uso de la energía y de alto rendimiento que pueden utilizarse en el campo de la energía del hidrógeno.
Vidrio metálico Fe-Ni-Mo-B, resumen gráfico
FEFU press office
El equipo desarrolló una nanoestructura amorfa (vidrio metálico con base de FeNi) que puede ser utilizada en el campo de la energía del hidrógeno para acumular y almacenar hidrógeno, en particular, como reemplazo de las baterías de Li-ion en sistemas de pequeño tamaño.
El vidrio metálico tiene el potencial de sustituir al paladio, un elemento caro que se utiliza actualmente en los sistemas de hidrógeno. La falta de sistemas de almacenamiento de energía económicamente viables es el principal obstáculo que impide que la energía del hidrógeno se amplíe hasta el nivel industrial. Con el nuevo desarrollo, el equipo se acercó un paso más a la solución de este problema.
"El hidrógeno es el elemento químico más común en el Universo, una fuente de energía renovable y limpia que tiene el potencial de reemplazar todos los tipos de combustible utilizados hoy en día. Sin embargo, su almacenamiento plantea un importante problema tecnológico. Uno de los materiales clave utilizados para almacenar y catalizar el hidrógeno es el paladio. Sin embargo, es muy caro y tiene una baja afinidad con los ambientes de oxidación o reducción en condiciones extremas. Estos factores impiden que la energía del hidrógeno se utilice a nivel industrial. El problema se puede resolver con vidrios metálicos. Son metales amorfos y carecen de orden atómico de largo alcance. En comparación con el paladio cristalino, los vidrios metálicos son mucho más baratos y más resistentes a los ambientes agresivos. Además, debido al llamado volumen libre atómico (es decir, el espacio entre los átomos), estos vidrios pueden 'absorber' hidrógeno más eficazmente que cualquier otro material con estructura cristalina", dijo Yurii Ivanov, profesor asistente del Departamento de Sistemas Informáticos de la Escuela de Ciencias Naturales, FEFU.
Según el investigador, el vidrio metálico tiene un enorme potencial en la industria energética gracias a su estructura amorfa, la ausencia de ciertos defectos típicos de los metales policristalinos (como las fronteras de los granos) y una gran resistencia a la oxidación y la corrosión.
Lo que hace que este trabajo sea único es el hecho de que se utilizaron métodos electroquímicos tanto para hidrogenar los vidrios metálicos como para estudiar su capacidad de absorción de hidrógeno. Los métodos de hidrogenación estándar (como la adsorción de gas) requieren alta temperatura y presión, lo que tiene un efecto negativo en las propiedades de los vidrios metálicos y reduce la gama de materiales que pueden utilizarse en el estudio. A diferencia de la adsorción de gas, la hidrogenación electroquímica hace que el hidrógeno reaccione con la superficie de un electrodo (hecho de vidrio metálico de FeNi) a temperatura ambiente, como en el caso del paladio.
El nuevo método puede funcionar como una alternativa a la reacción común gas-sólido para aleaciones de baja capacidad o velocidad de absorción/liberación de hidrógeno.
El equipo también sugirió un nuevo concepto de 'volumen efectivo' que puede ser usado para analizar la eficiencia de absorción y liberación de hidrógeno por los vidrios metálicos. Para ello, el grosor y la composición del área de reacción vidrio-hidrógeno se miden usando microscopía electrónica de alta resolución y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X.
En el futuro, el equipo planea desarrollar y optimizar nuevas composiciones de vidrio metálico para aplicaciones energéticas prácticas.
Anteriormente, un equipo de científicos de materiales de la FEFU, Cambridge (Reino Unido), y la Academia China de Ciencias había desarrollado un método de "rejuvenecimiento" de los vidrios metálicos tridimensionales que son los más prometedores para su uso práctico. Las gafas se habían hecho más moldeables y resistentes a las cargas superiores a las críticas. Las gafas metálicas mejoradas pueden utilizarse en muchos campos, desde la electrónica plástica hasta varios sensores y núcleos de transformadores, implantes médicos y revestimientos protectores de satélites.
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