Un grupo de investigación francés parece haber iniciado una revolución al desarrollar un proceso más seguro y eficiente para almacenar hidrógeno en hidruro de magnesio.
El avance tecnológico es tan importante que el equipo de investigadores está nominado entre los 600 candidatos al “Premio al Inventor Europeo 2023” en la categoría de “investigación, el cual se otorgará el próximo 4 de julio, en Valencia, España.
El equipo sumó a cinco científicos franceses (Patricia de Rango, Daniel Fruchart, Albin Chaise, Michel Jehan y Nataliya Skryabina) que desarrollaron una revolucionaria solución de almacenamiento de hidrógeno a partir de sus conocimientos en física e ingeniería para desarrollar un nuevo proceso de almacenamiento de hidrógeno en un disco, lo cual parece ser mucho más seguro que el manejo gaseoso o líquido del mismo, además de requerir menos energía que las soluciones convencionales.
“El sistema es muy seguro debido a la baja presión utilizada. Puedo poner el disco directamente sobre la mesa y no hay reacción con el aire”, dijo Daniel Fruchart, uno de los especialistas del equipo. Según los investigadores, el disco podría almacenarse durante varios años sin sufrir ninguna degradación.
“Este proyecto es sobre todo un nuevo enfoque para el almacenamiento de hidrógeno con total seguridad . Esto es muy importante , porque estamos produciendo un dispositivo que se utilizará durante 20 años e incluso más”, añadió Michel Jehan, CEO de JOMI-LEMAN, la empresa que respalda la investigación.
El desarrollo
El aporte del equipo francés es que utiliza hidruro de magnesio (MgH2) para almacenar hidrógeno, y luego agrega grafito expandido a la mezcla para controlar el calor a medida que se libera el hidrógeno.
Daniel Fruchart, exdirector de investigación del Centro Nacional para la Investigación Científica de Francia (CNRS) aportó su trabajo de más de 20 años en tecnología para lanzar hidrógeno de almacenamiento masivo en hidruro de magnesio. Su colega Patricia de Rango, directora de investigación del Institut Néel de Grenoble y uno de sus estudiantes de doctorado en ese momento, Albin Chaise, mejoraron esa solución. Al mismo tiempo, Michel Jehan, un especialista industrial en magnesio, validó la solución a gran escala. Su tecnología permite utilizar la nueva molécula estrella de la transición energética cuando se necesita, y no sólo cuando se produce como sucede con la electrólisis del agua. La gran ventaja de almacenar hidrógeno en forma sólida es su mayor densidad (102 kg/m³), en vez de la forma líquida (72 kg/m³) y gaseosa (42 kg/m³) lo que se traduce en una alta densidad energética (1 kg de hidruro de magnesio almacena 33 kWh mientras que una batería electroquímica de iones de litio del mismo peso ronda los 0,3 kWh). Esto abre la puerta al almacenamiento masivo de hidrógeno.
Densidad y estabilidad
La investigación fue muy compleja. Primero era necesario encontrar el metal con la mejor capacidad de absorción de hidrógeno y que también permitiera la reversibilidad de la reacción. El magnesio es económico, muy ligero y abundante en comparación con otros elementos como el vanadio, el zirconio, etcétera, por lo que resultó ser el más apropiado para almacenar hidrógeno. Su formulación en forma de polvos nanoestructurados y su compactación con grafito expandido, proporciona un material fácil de utilizar. Este aditivo responde al otro desafío que era manejar el calor de la reacción, que es muy exotérmica durante la hidratación (alrededor de 300 °C). Luego, un tanque aislado con un material de cambio de fase permite retener este calor durante 6 a 8 horas y liberarlo cuando se descarga el hidrógeno, lo que es una reacción endotérmica. Más allá de eso, hay una pérdida de calor irreparable del 20 % que se compensa con la adición de sistemas de calefacción.
La densidad y la estabilidad en el tiempo hacen que el almacenamiento de hidrógeno en forma sólida sea más fácil y seguro de transportar en grandes cantidades que en forma líquida o gaseosa. También podría ser una alternativa al desarrollo de redes de transporte dedicadas a esta molécula.
Los convincentes resultados de los prototipos llevaron a Michel Jehan y Daniel Fruchart a la creación de la empresa McPhy en 2008. Ahora la compañía esta reenfocada en la producción de electrolizadores y estaciones de hidrógeno. La tecnología de almacenamiento de estado sólido se puso en “espera” durante algunos años porque el mercado no estaba lo suficientemente maduro para usarla, sin embargo, la atracción que se despertó hace 3 años por el hidrógeno ha reavivado el interés en avanzar más rápido, por eso ahora es la empresa JOMI-LEMAN, fundada por Michel Jehan, la que ha tomado la posta y proporcionado el apoyo para las investigaciones.
Hoy se están estudiando varios proyectos en Marruecos (almacenamiento masivo para una planta de amoníaco), Noruega (movilidad marítima) y se están discutiendo en Canadá y Australia.
El descubrimiento también abriría una oportunidad a la aviación ya que el hidrógeno, de confirmarse todo lo que han expuesto los investigadores, sería un recurso más económico, sobre todo porque la perspectiva de utilizar motores convencionales podría convertirse en realidad, como así también la de una aviación eléctrica a partir del hidrógeno.
Por ahora no hay datos sobre tiempos para que esta tecnología madure, pero hay algo muy interesante que parece asomar en el horizonte, ya que de ser viable esta tecnología, el foco de las decisiones políticas podría ampliarse por las ventajas económicas del almacenamiento de hidrógeno, en vez de seguir la costosísima lógica unidireccional de los gases de efecto invernadero como causa del cambio climático, lo cual ha servido para abordar proyectos de dudosa viabilidad que se alimentaron con dinero de los contribuyentes. Eso sí, lo más probable es que, aún con una merma considerable de consumo de combustibles fósiles gracias al hidrógeno, el cambio climático podría confirmar que su dinámica poco tiene que ver con el CO2, por lo que se deberá qué se podría hacer para su mitigación.
En base a información publicada en: www.h2-mobile.fr (Miguel Torregrossa) • www.techniques-ingenieur.fr • www.mdpi.com
