Un clatrato de hidrógeno es un clatrato que contiene hidrógeno en una red de agua. Esta sustancia es interesante debido a su posible uso para almacenar hidrógeno en una economía de hidrógeno . [1] [2] Veluswamy et al. Informan de una revisión reciente que da cuenta del estado de la técnica y las perspectivas y desafíos futuros del almacenamiento de hidrógeno como hidratos de clatrato. (2014). [3] Otra característica inusual es que pueden ocurrir múltiples moléculas de hidrógeno en cada sitio de la jaula en el hielo, una de las pocas moléculas huésped que forman clatratos con esta propiedad. La proporción máxima de hidrógeno a agua es de 6 H 2 a 17 H 2 O. [4]Puede formarse a 250 K en un yunque de diamante a una presión de 300 MPa (3000 bares). Tarda unos 30 minutos en formarse, por lo que este método no es práctico para una fabricación rápida. [5] El porcentaje en peso de hidrógeno es 3,77%. [4] Los compartimentos de la jaula son hexakaidecaédricos y contienen de dos a cuatro moléculas de hidrógeno. A temperaturas superiores a 160 K, las moléculas giran dentro de la jaula. Por debajo de 120 K, las moléculas dejan de correr alrededor de la jaula y por debajo de 50 K se bloquean en una posición fija. Esto se determinó con deuterio en un experimento de dispersión de neutrones . [4]
Bajo presiones más altas se puede formar un clatrato en proporción 1: 1. Cristaliza en una estructura cúbica, donde tanto el H 2 como el H 2 O están dispuestos en una red de diamante. Es estable por encima de 2,3 GPa. [6]
Bajo presiones aún más altas (más de 38 GPa), se predice la existencia de un clatrato con una estructura cúbica y una relación 1: 2: 2H 2 • H 2 O. [7]
Pueden ocurrir clatratos más complejos con hidrógeno, agua y otras moléculas como metano , [8] y tetrahidrofurano . [9]
Dado que el hidrógeno y el hielo de agua son componentes comunes del universo, es muy probable que, en las circunstancias adecuadas, se formen clatratos de hidrógeno naturales. Esto podría ocurrir en lunas heladas, por ejemplo. [8] Es probable que el clatrato de hidrógeno se formara en las nebulosas de alta presión que formaron los gigantes gaseosos , pero no en los cometas. [10]
Referencias
- ^ Hirscher, Michael (4 de agosto de 2010). "Hidratos de clatrato". Capítulo 3. Hidratos de clatrato . Manual de almacenamiento de hidrógeno . Wiley. págs. 63–79. doi : 10.1002 / 9783527629800.ch3 . ISBN 9783527629800.
- ^ Sabo, Dubravko; Sabo, Dubravko; Clawson, Jacalyn; Rempe, Susan; Greathouse, Jeffery; Martin, Marcus; Leung, Kevin; Varma, Sameer; Cygan, Randall; Alam, Todd (7 de marzo de 2007). "El clatrato de hidrógeno se hidrata como un potencial material de almacenamiento de hidrógeno" . MAR07 Reunión de la American Physical Society . 52 (1): S39.012. Código bibliográfico : 2007APS..MARS39012S . Consultado el 10 de septiembre de 2011 .
- ^ Veluswamy, Hari Prakash; Kumar, Rajnish; Linga, Praveen (2014). "Almacenamiento de hidrógeno en hidratos de clatrato: estado actual del arte y direcciones futuras" . Energía aplicada . 122 : 112-132. doi : 10.1016 / j.apenergy.2014.01.063 .
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enlaces externos
- Vos, Willem L .; Larry W. Finger; Russel J. Hemley y Ho-kwang Mao (8 de noviembre de 1993). "Clatratos de H2-H2O novedosos a alta presión" (PDF) . Cartas de revisión física . 71 (19): 3150–3153. Código Bibliográfico : 1993PhRvL..71.3150V . doi : 10.1103 / physrevlett.71.3150 . PMID 10054870 .