CICIMA: Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales

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Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales (CICIMA)

Proyectos

Materiales hidrogenados

En la búsqueda de combustibles que puedan sustituir los combustibles fósiles, una alternativa prometedora es el hidrógeno. A través de su reacción con el oxígeno, el hidrógeno libera energía, en las tradicionales en máquinas de calor o en más modernas celdas de combustible. Sin embargo, para lograr el uso masivo de hidrógeno como vector de energía se deben superar aún algunos problemas de importancia relacionados tanto con la producción del gas como con su acumulación, transporte y consumo.  En la parte del almacenamiento hay cierta unanimidad en que, de todas las formas hacerlo, la acumulación de H2 en Hidruros Metálicos es la más eficiente. Estos compuestos ofrecen, ante todo, seguridad en relación con los peligros inherentes a la combustión del hidrógeno, así como la mejor densidad volumétrica de H2 y una completa  reversibilidad.  Por esto, si la economía del hidrógeno se ha de desarrollar, es de mucha importancia el estudio de la interacción de hidrógeno con diversos materiales.

En el CICIMA un grupo de investigadores estudiamos cómo cambian las propiedades de los metales al absorber hidrógeno. Particularmente nuestro trabajo se ha centrado en el estudio de las propiedades ópticas y eléctricas de capas delgadas de metales (espesores del orden de 100 nm). Entre los materiales estudiados están Pd, V, Mg, Nb, Er, Dy, Tb y Gd. Como es de esperar la absorción de hidrógeno altera la estructura de bandas del material produciendo cambios en sus propiedades. Un ejemplo interesante de estos cambios es la transición de metal a semi-conductor que se produce en los metales tierras raras al incorporar el hidrógeno en la matriz. Además de ser un interesante cambio para estudiar desde el punto de vista de la ciencia básica, esta transición puede tener aplicaciones en filtros ópticos variables, ventanas inteligentes, y sensores de gases. Las investigaciones de nuestro grupo se han plasmado en aproximadamente 15 artículos científicos en los últimos 10 años, publicados en revistas de circulación internacional.

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Etapas en el uso del hidrógeno como vector de energía. En la etapa de almacenamiento los hidruros metálicos pueden jugar un papel preponderante por la densidad de energía que puede lograr y su seguridad (Tomado de The Hydrogen Economy – G.Crabtree et al – Physics Today 57,(2004),39).



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Representación esquemática de los cambios observados en capas delgadas de metales tierras raras en presencia de una atmósfera de hidrógeno.

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Vista del sistema de alto vacío donde se preparan,· hidrogenan y caracterizan las películas delgadas de los materiales en estudio. En este sistema se pueden medir la resistividad eléctrica, la reflexión y transmisión ópticas y el efecto Hall en función de la presión de hidrógeno.