Capacidad de almacenamiento de hidrógeno sin precedentes

El hidrógeno es el elemento más ligero y abundante en el universo, y su proporción energía-masa (la cantidad de energía disponible por unidad de peso de material, por ejemplo) supera por mucho a la de los combustibles fósiles. También es una forma del todo limpia para generar electricidad: su único subproducto es agua.

Los principales inconvenientes del hidrógeno se relacionan con su portabilidad, almacenamiento y seguridad. Si bien se puede almacenar en grandes cantidades sometiéndolo a una alta presión en tanques especialmente diseñados, o incluso en entornos más improvisados como minas de sal subterráneas, hasta la fecha almacenarlo en depósitos pequeños y portátiles ha sido un reto que los ingenieros no han podido superar. El objetivo planteado es conseguir un material eficiente que pueda almacenar mucho hidrógeno y que pueda liberarlo rápida y fácilmente cuando sea necesario.

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Después de meses de cálculos en dos de las supercomputadoras más rápidas de la Universidad Rice en Estados Unidos, el equipo de Rouzbeh Shahsavari y Shuo Zhao encontró la arquitectura óptima para almacenar hidrógeno en nitruro de boro. Una forma del material, el nitruro de boro hexagonal, llamado en ocasiones grafeno blanco, consiste en láminas de un átomo de grosor de boro y nitrógeno.

Una cantidad ingente de cálculos ejecutados en las dos supercomputadoras más rápidas de la Universidad Rice ha puesto de manifiesto que la arquitectura óptima para envasar hidrógeno en "grafeno blanco" consiste en producir estructuras parecidas a rascacielos con columnas verticales y pisos atómicamente unidimensionales (o sea de solo 1 átomo de altura) separados por unos 5,2 angstroms. En esta ilustración, las moléculas de hidrógeno (en blanco) se sitúan entre los pisos de grafeno con aspecto de lámina (gris) que están sostenidos por pilares de nitruro de boro (rosa y azul). (Foto: Lei Tao/Rice University)

Los investigadores han identificado la mejor arquitectura para almacenar hidrógeno en los nanomateriales de grafeno blanco. Se trata de un diseño que podríamos comparar con un rascacielos en miniatura, provisto de "pisos" de nitruro de boro uno sobre otro y mantenidos a una distancia entre sí de exactamente 5,2 angstroms por pilares del mismo material.

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