Comparación entre la tecnología de fabricación convencional y el proceso de fabricación recientemente desarrollado. Crédito: Instituto de Ciencias de Materiales de Corea (KIMS)
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Young-Min Kim y el Dr. Byeong-Chan Suh de la División de Investigación de Materiales Ligeros en el Instituto de Ciencias de Materiales de Corea (KIMS) han desarrollado el primer material de almacenamiento de hidrógeno de estado sólido del mundo capaz de almacenar y transportar hidrógeno de manera segura sin la necesidad de tanques o sistemas criogénicos de alta presión.
Los resultados fueron publicado en Journal of Magnesium y aleaciones.
La aleación recientemente desarrollada de magnesio-níquel (MG-20NI-SN) bloquea segura el hidrógeno dentro de la estructura del metal, eliminando el riesgo de explosión al tiempo que reduce significativamente los costos de fabricación y el consumo de energía.
Los métodos de almacenamiento de hidrógeno convencionales se han basado en compresión de gases de alta presión (350–700 bar) o licuefacción criogénica a temperaturas tan bajas como –253 ° C. Sin embargo, estos enfoques están asociados con desafíos significativos, que incluyen un alto riesgo de explosión, consumo excesivo de energía y pérdidas naturales de ebullición.
Una solución prometedora a estos desafíos es la tecnología de almacenamiento de hidrógeno en estado sólido. Este método implica unir químicamente hidrógeno con metal y luego liberarlo cuando sea necesario, lo que permite el almacenamiento y el transporte a largo plazo sin el riesgo de explosión.
Sin embargo, los materiales de almacenamiento de hidrógeno de estado sólido previamente utilizados han enfrentado limitaciones en la densidad de almacenamiento, las tasas de absorción/desorción y los altos costos de producción, que han obstaculizado su comercialización.
Para superar estas limitaciones, el equipo de investigación desarrolló una aleación de magnesio-níquel-Tin (MG-20NI-SN). Esta aleación combina fases de magnesio de alta densidad (mg) con fases de magnesio-níquel (MG2NI) conocidas para la absorción rápida de hidrógeno y la desorción en una estructura en capas.
Se agregó una pequeña cantidad de estaño (Sn) para refinar la estructura de grano, mejorando así la reactividad. Como resultado, el rendimiento del almacenamiento de hidrógeno mejoró en más de tres veces en comparación con los materiales convencionales.
Aplicación de la tecnología de almacenamiento de hidrógeno desarrollada integrada con la producción de hidrógeno, el transporte y la utilización. Crédito: Instituto de Ciencias de Materiales de Corea (KIMS)
Esta tecnología permite el transporte de una cantidad equivalente de hidrógeno que se transporta prever en un remolque de gas de alta presión de 40 pies, utilizando un solo camión de 5 toneladas, reduciendo efectivamente los costos de transporte.
En particular, cuando el hidrógeno se almacena en forma de hidruros metálicos, el material exhibe una excelente resistencia a la oxidación, lo que significa que la exposición a largo plazo al aire no conduce a la degradación del rendimiento. Como resultado, el hidrógeno se puede transportar de manera segura a presión atmosférica, sin la necesidad de tanques de alta presión, al igual que la carga general.
El proceso de fabricación también se ha simplificado significativamente. Si bien los métodos convencionales requerían costosas técnicas de metalurgia en polvo, el equipo de investigación desarrolló un proceso que utiliza una fundición estándar para producir aleación a granel, que luego se mecaniza en chips de metal delgados aproximadamente 50 micrómetros de espesor, la mitad del grosor de un cabello humano.
Este formato de chip delgado permite la difusión rápida de hidrógeno y reacciones altamente eficientes. Además, el proceso es adecuado para la producción en masa, reduciendo los costos de fabricación a una décima parte de los asociados con los métodos tradicionales.
Además, el equipo de investigación colaboró con socios de la industria y otros institutos de investigación para desarrollar un buque de almacenamiento calentado por inducción y un sistema de monitoreo en tiempo real, extendiendo aún más el impacto de su investigación.
El calentamiento de inducción permite el calentamiento rápido del hidruro metálico almacenado dentro del recipiente, lo que permite una absorción y liberación de hidrógeno eficientes. A diferencia del almacenamiento gaseoso convencional, este método reduce significativamente los requisitos de volumen, lo que permite el almacenamiento de hidrógeno de alta capacidad en espacios compactos.
El Dr. Young-Min Kim, investigador principal y profesor de la Escuela UST-Kims, declaró: “Esta tecnología marca el primer caso probado de transporte de forma segura y económica sin necesidad de equipos especializados”.
Agregó: “Planeamos expandir su aplicación en varios sectores, como las centrales eléctricas, los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía, al vincularla con hidrógeno producido a partir de fuentes de energía renovable y energía nuclear”.
Más información: Min-Seok Yoon et al, papel de los elementos de soluto en aleaciones de almacenamiento de hidrógeno MG-MG2NI: un estudio de cálculo de primeros principios, Journal of Magnesium y aleaciones (2024). Doi: 10.1016/j.jma.2024.11.019
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: la aleación de estado sólido permite el almacenamiento y el transporte de hidrógeno seguro de bajo costo (2025, 11 de julio) recuperada el 11 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-solid-state-talloy-enables-safe.html
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