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Un aditivo de combustible de cohetes podría ser el próximo gran avance en energía

Molécula de hidrógeno

La promesa de las pilas de combustible ha sido largamente ralentizada por la dificultad de mover y almacenar el elemento más ligero del universo, como es un líquido o un gas. Pero investigadores financiados por el Ejército de EE.UU. dicen que un compuesto de hidrógeno en polvo, que fue estudiado como un aditivo para cohetes, podría ser la clave estable y densa en energía, para desbloquear una amplia gama de aplicaciones que consumen mucha energía, desde exoesqueletos hasta drones subacuáticos y vehículos eléctricos, si es que es que EE.UU. puede producirlo en cantidad suficiente.

Los entusiastas de la energía alternativa recordarán cómo General Motors y otros fabricantes de automóviles promocionaron las pilas de combustible en la década de 2000, una revolución prometida que nunca despegó. El gas comprimido y el hidrógeno líquido nunca fueron rentables para producir a escala, y pueden ser volátiles; pudiendo producirse incendios. Hay maneras de reducir el peligro con tanques de almacenamiento más fuertes y pesados. Pero eso añade coste, peso y complejidad.

Pero, el hidruro de aluminio -también AIH3 o Alane- es una combinación de tres átomos de hidrógeno y un átomo de aluminio desarrollado originalmente en la década de 1970 como un aditivo potencial para el combustible de cohetes. Parecido al talco para bebés, es mucho más fácil de transportar y usar que el hidrógeno líquido o gaseoso comprimido. Su densidad de energía también es mucho mayor. Kristopher Lichter, CEO de Ardica Technologies, con sede en San Francisco, que fabrica celdas de combustible que funcionan con Alane, lo describe como “cuatro veces más denso en energía que el hidrógeno gaseoso… pero sin ninguno de los problemas de manejo”. No requiere camiones cisterna ni tuberías especiales. El polvo va dentro de un cartucho, que cuando se calienta en una célula de combustible, libera hidrógeno gaseoso para su uso en la generación de electricidad.

Un puñado de Alane almacena mucha más energía de la que se obtendría de un tanque de gas comprimido.  Pero, dice Lichter, “La diferencia es mucho más que eso, porque el Alane es tan ligero que cuando se mete en un cartucho, no se puede saber si el cartucho está vacío o lleno de Alane porque el propio Alane es tan ridículamente ligero, que no se nota la diferencia”.

Ardica se ha asociado con el Ejército para desarrollar potencia portátil para los soldados.

Ya se ha probado un sistema de potencia de 20 vatios para el soldado en el campo del Army Expeditionary Warrior Experiments. “Asumiendo que las cosas vayan de acuerdo al plan, ese proyecto entrará pronto en producción”, dijo Lichter. También están trabajando en un generador de 300 vatios, con prototipos previstos en seis meses, y el Ejército está tratando de utilizarlo en futuros vehículos.

“Estamos tratando de escalar lo que se está haciendo con ese material portátil para soldados a las necesidades de un vehículo terrestre. Así que se está aumentando la escala del cartucho en más de 15 veces”, dijo Kevin Centeck, jefe de tecnologías de células de combustible del Centro de Sistemas de Vehículos Terrestres del Ejército. “Eso nos permitirá poner suficiente energía a bordo de un vehículo sin necesidad de voluminosos tanques de distribución… Hay expectación en el hecho de que podemos transportarlo mucho más fácilmente. Podemos poner más energía a bordo de un vehículo”.

En abril, los investigadores del Ejército describieron las expectativas, preocupaciones e incógnitas sobre Alane en una presentación de 17 diapositivas. El documento ilustra el creciente interés del Ejército en el uso de hidrógeno para propulsar una creciente gama de vehículos no tripulados, y opcionalmente tripulados, así como las preocupaciones que sugiere el rápido aumento de la demanda.

“Lo que ha cambiado en la última década y media es que los objetivos de costes se han vuelto más realistas. Hay negocio y dinero que ganar. Hay varias compañías que ganan dinero en este nicho”, dijo Centeck. Estudiando los beneficios del material en general y cómo se puede aplicar a los vehículos terrestres, hemos hecho algunos modelos y simulaciones y hemos visto beneficios allí también”.

En teoría, el Alane podría proporcionar una fuente de energía alternativa a las baterías de iones de litio, que están parcialmente compuestas de minerales de tierras raras, lo que es una preocupación cada vez mayor para los militares.

La cuestión es si Alane puede producirse a escala. “Lo estamos haciendo a escala de kilogramos. Así que lo hicimos partiendo de gramos, en una pequeña escala de laboratorio, luego a docenas de gramos, hasta cientos de gramos. Ahora lo estamos haciendo a escala de kilogramos y estamos en camino de hacerlo por toneladas métricas en los próximos 18 meses, y luego subiendo a partir de ahí”, dice Lichter.

Pero eso aún está lejos de lo que el Departamento de Defensa dice que necesita: más de 40.000 toneladas métricas para soldados, generadores y vehículos, según el documento.  “Se necesitan datos para determinar estimaciones precisas de los costos de capital, materias primas, energía y mano de obra para una planta de Alane de varias toneladas por año”, dijo.

“43.000 toneladas métricas no es algo que se pueda hacer rápidamente”, dijo Lichter.

Centeck, que ha estado siguiendo el progreso y la promoción de la energía alternativa durante casi 15 años, dice que es optimista en cuanto a que Alane podría ser la realidad. “La preocupación es la capacidad de producir suficiente material a precios asequibles. Si se pueden alcanzar las metas de valor y las métricas de asequibilidad, entonces sí, puede ser un cambio de tendencia”.

Fte. Defense One

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