Aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio
Las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio se refieren a una clase de polvos metálicos nanoestructurados que, de forma espontánea y rápida, producen gas hidrógeno al entrar en contacto con agua o cualquier líquido que contenga agua como resultado de su microestructura de metal galvánico. Sirve como un método de producción de hidrógeno que puede tener lugar a un ritmo rápido a temperatura ambiente sin la ayuda de productos químicos, catalizadores o energía suministrada externamente. [1] [2]
Las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio se caracterizan por su microestructura galvánica , que comprende una matriz anódica que consta de aluminio, una aleación de aluminio y una fase dispersa catódica de otra composición metálica. Estos otros metales pueden ser estaño , magnesio , silicio , bismuto , plomo , galio , indio , zinc , carbono o una mezcla de estos metales. Estas aleaciones producen hidrógeno gaseoso cuando la fase dispersa catódica forma pares galvánicos.con la matriz anódica y la microestructura metálica galvánica resultante entra en contacto con agua o cualquier líquido que contenga agua. [1] El par galvánico nanoestructurado, con aluminio como ánodo y el otro elemento metálico como cátodo , altera rápidamente la formación de la capa de óxido nativo y expone continuamente las superficies de aluminio fresco a la hidrólisis. [3] [4]
El tamaño de las partículas que componen la fase dispersa catódica puede oscilar entre menos de 50 nanómetros de longitud y menos de 1000 nanómetros de longitud. No se han observado peligros adicionales para la salud con el manejo de los polvos nanogalvánicos. También se encontró que los subproductos de la reacción del polvo con agua no eran tóxicos. [1] En términos de rendimiento, se demostró que las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio producen 1000 ml. de gas hidrógeno por gramo de aluminio en menos de 1 minuto y 1340 ml —100% del rendimiento teórico a 295 K y 1 atm.— en 3 minutos sin necesidad de materiales peligrosos o costosos, ni procesos adicionales. [1] [5] Las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio se pueden fabricar mediante molienda de bolas de alta energíaa temperatura ambiente o a temperaturas más bajas y permanecen estables a niveles estándar de temperatura, presión y humedad. [1]
En 2017, los investigadores de ARL descubrieron que la tasa de generación de hidrógeno aumenta casi el doble cuando el polvo de aleación nanogalvánica a base de aluminio entra en contacto con la orina , en comparación con el agua pura. [6]
Las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio fueron descubiertas por investigadores de la Rama de Metales de la Dirección de Investigación de Armas y Materiales (WMRD) de ARL del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. (ARL) a principios de la década de 2010 durante las pruebas de una nueva aleación de aluminio nanoestructurada destinada a aplicaciones de materiales estructurales. Durante el pulido metalográfico para experimentos de microdureza , notaron que el aluminio desaparecía al entrar en contacto con el agua y pronto se dieron cuenta de que estaba creando gas hidrógeno en el proceso. [2] [3] El polvo de aleación se reutilizó posteriormente para aplicaciones energéticas. Se presentó una patente para la invención en junio de 2018 con el fin de licenciar el polvo de aluminio para la industria. [7]En 2019, la empresa de combustible de hidrógeno H2 Power, LLC fue la primera en recibir una licencia exclusiva para utilizar las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio para investigar aplicaciones de generación de energía para automoción y transporte para automóviles, camiones, motocicletas y otros vehículos. [8] A partir de 2019, los investigadores de ARL están buscando formas de mejorar el proceso de producción y fabricación de las aleaciones nanogalvánicas a base de aluminio. [3] [9]
