Australian Mines Limited informó de los avances positivos de su programa de Investigación y Desarrollo dirigido a las soluciones de almacenamiento de hidrógeno de estado sólido a bordo de vehículos ligeros. El desarrollo de un almacenamiento práctico, seguro, rentable y eficaz de una gran cantidad de hidrógeno en un volumen reducido sigue siendo uno de los retos fundamentales de la economía del hidrógeno. En la actualidad, las dos técnicas más utilizadas para almacenar el hidrógeno son comprimirlo a alta presión o licuarlo (licuefacción).

Estos métodos de almacenamiento requieren tanques y/o equipos de refrigeración, que son voluminosos y pesados y no se espera que alcancen las densidades gravimétricas y volumétricas deseadas para cumplir con los objetivos del Departamento de Energía de Estados Unidos para el almacenamiento de hidrógeno a bordo de vehículos ligeros2. Se considera que el almacenamiento de hidrógeno en estado sólido tiene el potencial de cumplir los objetivos del DOE. Uno de los criterios más estrictos del DOE para un sistema de almacenamiento de hidrógeno es un objetivo de capacidad gravimétrica de 5,5 wt% de hidrógeno para 2025.

Además del requisito de las altas capacidades gravimétricas, un sistema deseado debe mostrar una alta capacidad volumétrica, una alta tasa de (des)hidrogenación a temperaturas cercanas al ambiente, una alta reversibilidad (vida del ciclo operativo), una alta estabilidad y rentabilidad. Hidruros metálicos y programa de I+D de las minas australianas Se espera que los hidruros metálicos de alta capacidad sean muy importantes para las aplicaciones de almacenamiento en la futura economía del hidrógeno debido a sus excepcionales atributos. La alta capacidad gravimétrica de los hidruros metálicos para el almacenamiento de hidrógeno es una de las principales ventajas que tienen sobre los métodos maduros convencionales de almacenamiento de gas comprimido e hidrógeno líquido.

El MgH2, por ejemplo, tiene una capacidad gravimétrica de hasta 7,6 wt% de hidrógeno. Sin embargo, en la práctica no ha sido posible utilizar la elevada capacidad gravimétrica del MgH2 para las tecnologías prácticas de almacenamiento de hidrógeno debido a dos problemas principales: la cinética de absorción y desorción de hidrógeno en el MgH2 es extremadamente lenta, produciéndose en una escala de tiempo de horas; y la estabilidad térmica del MgH2 es demasiado elevada, requiriendo altas temperaturas para liberar el hidrógeno. Para superar estos problemas, varios investigadores se han centrado en modificar los sistemas de hidruros metálicos para mejorar las propiedades de absorción y desorción de hidrógeno, la cinética de la velocidad de reacción y la temperatura de funcionamiento.

Aunque se ha logrado cierto éxito con la aleación y la nanocristalización de los sistemas de MgH2, los resultados han dependido en gran medida del proceso y han utilizado procesos que son difíciles de aplicar a la fabricación a escala industrial. La asociación de investigación y desarrollo (I+D) de Australian Mines con el Centro de Investigación y Desarrollo Amrita, centrada tanto en la modificación de los sistemas de hidruros metálicos como en el proceso de fabricación, ha permitido desarrollar el hidruro metálico MH-Oct22. Las capacidades de absorción y desorción del MH-Oct22 a 350C se probaron en cuatro pasadas.

Las figuras 1a y 1b muestran la segunda corrida que dio los mejores resultados. De las figuras se puede observar que el MH-Oct22 absorbe un 5 % en peso de hidrógeno en 9,8 minutos y libera ese mismo 5 % en peso de hidrógeno en 3,7 minutos. Existen tecnologías de almacenamiento de hidrógeno de hidruros metálicos que compiten entre sí.

Un ejemplo es una tecnología de almacenamiento de hidruros de magnesio de película fina que promueve la empresa Plasma Kinetics3. Plasma Kinetics forma una fina película de hidruro de magnesio en un disco parecido a un CD que requiere el uso de un láser para extraer el hidrógeno. En cambio, la estrategia de Australian Mines consiste en preparar el MH-Oct22 según un proceso recientemente desarrollado, que se ha descubierto que confiere mejores propiedades de almacenamiento de hidrógeno.

Se prevé que si se desarrolla una tecnología a escala industrial con este enfoque, podría permitir la absorción y desorción mediante un reactor químico en fase gaseosa. Aunque los resultados son prometedores, es necesario un mayor desarrollo para alcanzar el objetivo del DOE de 2025 de almacenamiento de hidrógeno a bordo para vehículos ligeros. Aunque el MH-Oct22 mostró la absorción y desorción de hidrógeno a temperaturas y presiones más elevadas que los objetivos de temperatura y presión de funcionamiento del DOE, de 60C y 5-12 bares respectivamente, la empresa dispone de varias estrategias que pueden mejorar la cinética de la reacción y las temperaturas y presiones de funcionamiento.

En los próximos trimestres, la empresa seguirá probando estas estrategias para tratar de desarrollar nuevos hidruros metálicos que mejoren el rendimiento del MH-Oct22. La empresa también iniciará un programa de protección de la propiedad intelectual.