Nanotubos de carbono con calcio retienen hidrógeno ⚡ экспресс
La economía del hidrógeno se ve frenada por la ineficiencia del almacenamiento en cilindros de fibra de carbono, por lo que se buscan métodos de adsorción física del H₂. La molécula de hidrógeno es muy pequeña y es difícil retenerla en el rango de energías de enlace deseado (–0,2…–0,4 eV). Previamente se propuso grafeno con calcio, pero es inestable y los cálculos de adsorción eran imprecisos. Mediante difusión Monte Carlo (DMC) y métodos DFT se investigó el anclaje del calcio en grafeno dopado con boro y dentro de nanotubos de carbono. Se estableció que el calcio se ancla firmemente en ambos casos, potenciando la unión del H₂; dentro del nanotubo con calcio, la energía de adsorción del hidrógeno alcanza la ventana requerida de –0,2…–0,4 eV. Estos datos de referencia de DMC son necesarios para entrenar redes neuronales y desarrollar de manera dirigida nuevos acumuladores.
El hidrógeno es un combustible ideal: al usarlo solo produce agua, y no dióxido de carbono. El problema es que el hidrógeno es el gas más ligero, y sus moléculas se filtran de cualquier recipiente. Actualmente, el hidrógeno en los automóviles se almacena en tanques pesados a alta presión, lo que anula las ventajas de peso.
Los investigadores evitaron el problema sin usar alta presión. Tomaron nanotubos de carbono — cilindros huecos de un átomo de grosor, como una malla enrollada — y colocaron átomos de calcio en su interior. El calcio, el mismo metal del que están hechos nuestros huesos, resultó ser un 'velcro' ideal: el hidrógeno se pega a él lo suficiente para no escaparse, pero se desprende fácilmente cuando se necesita.
Este principio proporciona pautas precisas para los materiales. Si los ingenieros logran producir estas nanoestructuras, los automóviles de hidrógeno serán realmente ligeros y de largo alcance.
🎯 El hidrógeno es el elemento más abundante del universo, pero en la Tierra casi no se encuentra en estado puro; hay que extraerlo del agua o de hidrocarburos.