El hidrógeno es un portador de energía altamente atractivo, pero también altamente explosivo, que requiere almacenamiento seguro, ligero y barato, así como sistemas de transporte. Los científicos ahora han desarrollado un sistema de almacenamiento químico basado en compuestos orgánicos simples y abundantes. El sistema portador de hidrógeno líquido tiene una alta capacidad teórica y utiliza el mismo catalizador para la reacción de carga-descarga.

El hidrógeno es fuente de mucho poder, que se puede convertir en electricidad o energía, y el único subproducto de la combustión es el agua. Sin embargo, como el hidrógeno es un gas, su densidad de energía por volumen es baja. Por lo tanto, el hidrógeno puro se maneja principalmente en su estado presurizado o en forma líquida, pero los tanques de acero agregan peso, y su liberación y uso es peligroso.

Además de los tanques, el hidrógeno también puede enmascararse y almacenarse en un sistema de reacción química. Esta es, en principio, la forma en que la naturaleza almacena y usa el hidrógeno: en las células biológicas, los compuestos químicos finamente ajustados se unen y liberan hidrógeno para formar los compuestos químicos que necesitan las células. Todos estos procesos biológicos son catalizados por enzimas.

Potentes catalizadores que median la conversión de hidrógeno también se han desarrollado en laboratorios químicos. Un ejemplo es el catalizador de pinza de rutenio, un complejo soluble de rutenio con un ligando orgánico, desarrollado por David Milstein y sus colegas. Con la ayuda de este catalizador, exploraron la capacidad de un sistema de reacción de químicos orgánicos simples para almacenar y liberar hidrógeno.

Profesor David Milstein, desarrollador el catalizador de pinza de rutenio. en.wikipedia.org

“Encontrar un método de almacenamiento de hidrógeno adecuado es un desafío importante para la ‘economía del hidrógeno”, explicaron los autores de la publicación su motivación. Entre las condiciones que deben cumplirse se encuentran los productos químicos seguros, los esquemas de carga y descarga fáciles y el menor volumen posible.

Milstein y sus colegas identificaron este sistema, que consiste en los compuestos químicos etilendiamina y metanol. Cuando las dos moléculas reaccionan, se libera hidrógeno puro. El otro producto de reacción es un compuesto llamado etilenurea. La capacidad teórica de este “sistema portador de hidrógeno orgánico líquido” (LOHC) es de 6.52 por ciento en peso, que es un valor muy alto para un LOHC.

Los científicos primero establecieron la reacción de hidrogenación. En esta reacción, se formaron portadores de hidrógeno líquido etilendiamina y metanol a partir de etilenurea e hidrógeno gas con una conversión del cien por ciento cuando se usó el catalizador de pinza de rutenio.


El hidrógeno usado como combustible en autos es todavía un proyecto, aun no está terminado, lamentablemente requiere de mas investigaciones.

Luego examinaron la reacción de liberación de hidrógeno, que es la reacción de etilendiamina con metanol. Aquí, el rendimiento de hidrógeno fue cercano al 100 por ciento, pero la reacción pareció proceder en etapas intermedias y terminó con un equilibrio de productos. Sin embargo, fue posible la rehidrogenación completa, lo que llevó a los autores a concluir que, efectivamente, habían desarrollado un sistema completamente recargable para el almacenamiento de hidrógeno. Este sistema estaba hecho de compuestos orgánicos líquidos que son abundantes, baratos, fáciles de manejar y no muy peligrosos.

Su ventaja es la simple naturaleza de los compuestos y la alta capacidad teórica. Sin embargo, para ser más eficientes y ecológicos, como la configuración en la naturaleza, los tiempos de reacción deben ser más cortos y las temperaturas más bajas. Para esto, incluso los catalizadores “más verdes” deben ser examinados.

Fuente:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/03/190307131504.htm


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