En los sistemas técnicos, las membranas se pueden utilizar para separar los gases, de una manera que es más eficiente y rentable que con los métodos establecidos. Los sistemas de membranas permiten así la separación de gases de efecto invernadero nocivos con pérdidas comparativamente bajas. Al mismo tiempo, también permiten la obtención de hidrógeno de alta pureza para la generación y almacenamiento de energía limpia, haciendo de las membranas cerámicas una tecnología clave para la transformación del sector energético Energiewende.
Una opción para separar el hidrógeno de las mezclas de gases es una membrana de dos fases. "Consiste en dos materiales cerámicos. Los granos individuales tienen un tamaño de solo una milésima de milímetro y exhiben conductividad tanto iónica como electrónica", explica el Dr. Mariya.Ivanova del Instituto Juelich de Investigación sobre Energía y Clima. Los componentes del hidrógeno protones y electrones se transportan así individualmente a través de la membrana. Por otro lado, se combinan para formar hidrógeno de alta pureza. Esto es posible gracias aVacantes hechos a medida en la red cristalina de la cerámica, que están ocupados por protones. Estos protones, impulsados por diferencias de presión y temperatura, se conducen a través del material de la membrana. "Se acoplan a un ion de hidrógeno y saltan en la dirección dela presión más baja al siguiente ion de hidrógeno, de vacante en vacante, hasta que forman hidrógeno elemental nuevamente en el otro lado ", dice Mariya Ivanova." Los electrones se transportan a través de lad componente de la cerámica y asegúrese de que se produzca la ecualización de carga. "
Sin embargo, el método todavía tiene una serie de puntos débiles. Por ejemplo, se necesitan altas temperaturas para la separación del hidrógeno, lo que significa que requiere mucha energía. Además, las membranas investigadas hasta ahora no son estables y se vuelven inutilizables en unambiente carbonoso. El caudal de hidrógeno tampoco es aún lo suficientemente alto. Sin embargo, los investigadores encabezados por Mariya Ivanova han logrado algunos avances significativos: al insertar átomos extraños en la red cristalina, su membrana es más estable y puede usarse a temperaturas más bajas.Sin embargo, el mayor logro es el aumento del flujo de hidrógeno. "Es casi el doble que en todos los demás casos que se han documentado hasta la fecha", dice una encantada Ivanova.
Las membranas de Juelich utilizadas para las mediciones tienen solo el tamaño de una moneda de 10 centavos y medio milímetro de grosor. "Todavía es demasiado pronto para pensar en una aplicación industrial", explica Ivanova. "Continuaremos realizando investigaciones,buscando un material adecuado con un alto índice de flujo y estabilidad, así como bajos costos. El siguiente paso será aumentar el tamaño del componente para que sea apto para aplicaciones industriales. "Los investigadores inicialmente apuntan a lograr un área de diez por diez cuadradoscentímetros.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Forschungszentrum Juelich . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :