Diminutas buckybolas aprietan el hidrógeno como el gigante Júpiter

Imagen por ordenador de una buckybola

Jaulas de carbono puede albergar volúmenes súper-densos de hidrógeno casi metálico.

El hidrógeno podría ser una fuente de energía limpia y abundante, pero es difícil de almacenar en grandes cantidades. En una nueva investigación, científicos de materiales de la Universidad de Rice han realizado un sorprendente descubrimiento sobre que diminutas cápsulas de carbono llamadas buckybolas son tan fuertes que pueden contener volúmenes de hidrógeno casi tan densos como los que hay en el centro de Júpiter.

La investigación aparece en la portada del ejemplar de marzo de 2008 de la revista de la Nano Letters de la Sociedad Química Americana.

“Basándonos en nuestro cálculos, parece que algunas buckybolas son capaces de contener volúmenes de hidrógeno tan densos que son casi metálicos”, dijo el líder de la investigación Boris Yakobson, profesor de ingeniería mecánica y ciencias de los materiales en Rice. “Parece que pueden contener aproximadamente el 8 por ciento de su peso en hidrógeno a temperatura ambiente, lo cual es considerablemente mejor que el objetivo federal del 6 por ciento”.

El Departamento de Energía ha destinado más de 1000 millones de dólares a desarrollar tecnologías para automóviles alimentados por hidrógeno, incluyendo tecnologías de almacenamiento de hidrógeno rentable para su uso en coches. El hidrógeno es el elemento más ligero del universo, y es muy difícil almacenarlo de forma masiva. Para que los coches de hidrógeno sean competitivos con los coches alimentados con gasolina, necesitan tener un alcance comparable y un sistema de combustible razonablemente compacto. Se estima que un coche alimentado por hidrógeno con un rango aceptable requerirá un sistema de almacenamiento con densidades mayores de las encontradas en el hidrógeno líquido puro.

Yakobson dijo que los científicos han debatido durante mucho tiempo sobre los méritos de almacenar hidrógeno en diminutos contenedores moleculares como las buckybolas, y los experimentos han demostrado que es posible almacenar pequeños volúmenes de hidrógeno en el interior de las buckybolas. La nueva investigación de Yakobson y sus anteriores investigadores de posdoctorado Olga Pupysheva y Amir Farajian ofrece el primer método para calcular con precisión cuánto hidrógeno puede almacenar una buckybola antes de romperse.

Las buckybolas, que se descubrieron en Rice hace más de 20 años, son parte de una familia de moléculas de carbono conocidas como fullerenos. La familia incluye los nanotubos de carbono, la buckybola típica de 60 átomos y buckybolas mayores compuestas por 2000 átomos o más.

“Los enlaces entre los átomos de carbono están entre los más fuertes enlaces químicos de la naturaleza”, dijo Yakobson. “Estos enlaces son los que hacen del diamante la sustancia más dura conocida, y nuestra investigación demuestra que se necesita una gran cantidad de presión interna para deforma y romper los enlaces de carbono en un fullereno”.

Usando un modelo de ordenador, el equipo de investigación de Yakobson ha rastreado la fuerza de cada enlace atómico en una buckybola y simuló lo que sucedería a los enlaces conforme se empaquetaban más y más átomos de hidrógeno en su interior. Yakobson dijo que el modelo promete ser particularmente útil debido a que es escalable, es decir, que se puede calcular cuánto hidrógeno puede almacenar una buckybola de un tamaño dado, y eso también puede decir a los científicos cómo las buckybolas sobrecargadas estallan y liberan su carga.

Si se desarrolla una forma factible de producir buckybolas de hidrógeno, dijo Yakobson, podría ser posible almacenarlas como un polvo.

“Probablemente se ensamblarían en débiles cristales moleculares o formando un polvo fino”, dijo. “Podrían usarse en su forma completa o ser perforadas bajo ciertas condiciones para liberar hidrógeno puro para las células de combustible u otros tipos de motores”.

La investigación fue patrocinada por la Oficina de Investigación Naval y el Departamento de Energía.


Autor: Jade Boyd
Fecha Original: 20 de marzo de 2008
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Comment (1)

  1. Mekimista

    Excelente Articulo, me queda la duda de que pasaara con las buckybolas cuando sean vaciadas ¿Seran reutilizables o unicamente desechos?

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