Hidrógeno en células de energía

Energías alternativas: silicio nanométrico y agua para producir hidrógeno en células de energía

Alejandro Serrano   23/01/2013

La mejor aplicación básica consistiría en fuentes portátiles de energía donde el agua está disponible.

En una serie de experimentos, científicos de la Universidad de Buffalo han creado partículas esféricas de silicio de unos 10 nanómetros de diámetro. Al combinarse con agua, estas partículas reaccionaron para formar ácido silícico (un subproducto no tóxico) e hidrógeno, una fuente potencial de energía para las células de combustible. La reacción no requiere ninguna luz, calor o electricidad, y crea oxígeno unas 150 veces más rápido que cualquier reacción similar con partículas de silicio de 100 nanómetros de ancho, y 1.000 veces más rápido que que el silicio a granel, según el estudio. Estos hallazgos aparecen en la versión online de la revista Nano Letters. Los científicos fueron capaces de verificar que el hidrógeno que crearon era relativamente puro, tras probarlo de forma exitosa en una pequeña pila de combustible que alimenta a un ventilador. "Cuando se trata de dividir el agua para producir hidrógeno, el silicio nanométrico puede ser mejor que cualquiera de las elecciones conocidas hasta ahora, como el aluminio", asegura el investigador Mark T. Swihart, profesor de ingeniería química y biológica de la Universidad de Buffalo y director del Strategic Strength in Integrated Nanostructured Systems, centro dependiente de la UB. "Con un mayor desarrollo, esta tecnología podría formar la base de la generación de hidrógeno bajo demanda, sólo añadiendo agua", asegura el investigador Paras Prasad, director ejecutivo del Instituto de Lásters, Fotónica y Biofotónica (ILPB, en inglés) y profesor de los departamentos de química, física, ingeniería eléctrica y medicina de la UB. "La mejor aplicación básica consistiría en fuentes portátiles de energía". Swihart y Prasad lideraron el estudio, que ha sido completado por científicos de la Universidad de Buffalo, algunos de los cuales tienen convenios con la Universidad de Nanjing en China o la Universidad de Corea del Sur. La velocidad de reacción de estas partículas nanométricas sorprendió a los investigadores. En menos de un minuto, esteas partículas habían liberado más hidrógeno que las de un diámetro de 100 nanómetros durante 45 minutos. La mayor tasa de velocidad de reacción de las partículas de 10 nanómetros de diámetro fue de 150 veces más rápido. Swihart asegura que esta discrepancia se debe a la geometría. A medida que reaccionan, las partículas mayores forman estructuras no esféricas, cuyas superficies reaccionan con menor rapidez y de forma menos uniforme que las más pequeñas y esféricas. A pesar de que es necesaria más energía para producir las partículas más pequeñas de seilicio, podrían ayudar a alimentar dispositivos en situaciones donde el agua está disponible y la portabilidad es más importante que un bajo coste. "Antes no se sabía que podíamos generar hidrógeno con esta rapidez a partir del silicio, uno de los más abundantes elementos de la Tierra", asegura Folarin Erogbogbo, uno de los principales autores del estudio. "El almacenamieneto seguro del hidrógeno ha sido un problema difícil, incluso cuando es un candidato excelente como fuente de energía alternativa, y una de las principales aplicaciones prácticas de nuestro trabajo podría ser generar hidrógeno para pilas de energía portátiles, para vehículos militares, o campamentos humanitarios situados cerca de fuentes de agua". "Tal vez en lugar de llevarme un generador de gasolina o diesel y tanques de combustible o grandes baterías a un campamento civil o militar donde el agua está disponible, puedo utilizar una célula energética de hidrógeno (mucho más pequeña y ligera que el generador) y unos cartuchos de plástico con nanopolvo de silicio, mezclado con un activador", asegura Swihart. "Entonces, podría encender mi radio por satélite, mi teléfono, GPS, tablet, la luz, etc. Si se hacen las cosas bien, incluso podría aprovechar el exceso de calor generado por la reacción para calentar algo de agua y hacer algo de té".