Nuevo método de purificación de hidrógeno

Publicado el 16 Feb, 2009 por Oscar Martín en Bioingeniería

metodohidrogeno

Para la economía del hidrógeno, uno de los obstáculos para el éxito es el hidrógeno en sí. El hidrógeno tiene que ser purificado antes de que pueda ser utilizado como combustible en las pilas de combustible, pero los métodos actuales no son muy limpios o eficientes.

El bioingeniero Mercouri G. Kanatzidis de la Universidad de Northwestern, junto con el investigador asociado postdoctoral Gerasimos S. Armatas, han desarrollado una nueva clase de materiales porosos, parecido a la estructura de un nido de abeja, que presenta una gran eficacia en la separación del hidrógeno a partir de complejas mezclas de gases. La utilización de mejores materiales hace posible la selectividad en la separación de hidrógeno a partir de dióxido de carbono y metano.

Los resultados, que ofrecen una nueva manera de separar los gases no estaban disponibles anteriormente, para ello emplearon materiales de una nueva familia de germanio-ricos en chalcogenoides. A mayor número de selección implica menos ciclos de proceso para producir hidrógeno puro, aumentando la eficiencia. Estos nuevos materiales pueden ser utilizados de manera muy eficaz en membranas de separación de gas, demostrando unos muy buenos resultados.

Kanatzidis y Armatas ofrecen una solución mejor con respecto a los actuales métodos de purificación de hidrógeno. Sus nuevos materiales no se basan en el tamaño de las separaciones, sino en la polarización, es decir, la interacción de las moléculas de gas con las paredes del material por las cuales las moléculas son desplazadas a través de la membrana. Esta es la base del nuevo método de separación.

Las pruebas realizadas con esta familia de materiales (compuesta de los elementos pesados germanio, plomo y telurio) mostraron aproximadamente cuatro veces más efectividad en la separación selectiva de hidrógeno a partir de dióxido de carbono que de los métodos convencionales, que son de elementos más ligeros, tales como silicio, oxígeno y carbono.

“Estamos tomando ventaja de lo que llamamos átomos soft, que forman las paredes de la membrana”, decía Kanatzidis. “Estos átomos de pared blanda interactúan con otras moléculas que se transfieren suavemente, a través de desaceleración, ya que les atraviesan a través de la membrana.

Kanatzidis y Armatas pusieron a prueba su membrana en una compleja mezcla de cuatro gases. El hidrógeno pasa a través de este en primer lugar, seguido en orden por el monóxido de carbono, metano y dióxido de carbono. Otra ventaja es que el proceso se lleva a cabo en lo que los investigadores llaman un “rango de temperatura conveniente”, es decir, entre los cero grados centígrados y la temperatura ambiente.

La difusión de pequeñas moléculas a través de materiales porosos es un fenómeno nanoscópico, según comentaban los investigadores. Todos los poros en la estructura de nido de abeja hexagonal están ordenados en paralelo, con cada agujero de aproximadamente de dos a tres nanómetros de ancho. La moléculas de gas son al menos la mitad de un nanómetro de ancho.

Más información: Northwestern University