[ H2 ] Tecnología del Hidrógeno

Cuando entré a mi quinto año de pregrado, me pasaron un ramo llamado ''Desarrollo Social de Chile'' y contrario al prejuicio inicial, en que pasaríamos extensas horas conociendo la identidad nacional, su idiosincrasia e historia, me encontré con un profesor bastante hippie cuyo objetivo era boicotear todo nuestra rigurosa enseñanza , y cambiar el paradigma, haciéndonos cuestionar, sobre la espiritualidad (dato: lea el ''Tao de la Física'', mezcla espiritualidad y física), el consumo de alimentos (porque al fin y al cabo somos lo que comemos. Dato: vea la película ''Okuribito'') y los inconvenientes de la sociedad actual. Supongo que ahí partió todo, porque soy idealista, porque me siento bien sin consumir animales (como dato vea el documental ''Earthlings'', si le interesa el tema), entre otras cosas. Y cuando el tiempo para elegir el tema de tesis se limitó, me quedé paralizada, porque la verdad es que nunca me ha interesado del todo la física neta, siempre me sentí más acorde en ramos que mezclaran la física con la química, o con la biología (como Microscopía), así que a ¿qué laboratorio me iba, a desarrollar mi tesis?.
El punto es que justo se abrieron los electivos y ahí estaba Tecnología del Hidrógeno, googleando un poco se veía interesante una propuesta idealista, y que mezclaba la física con la química.  Y así empezó todo y arranqué del Laboratorio de Física No Lineal (donde cursé Laboratorio Avanzado) al Laboratorio de Materiales.

Pero, seamos sinceros,  ¿saben ustedes qué es la Tecnología del Hidrógeno?

Partamos con lo básico entonces.

Uno de los principales inconvenientes de la sociedad actual, se encuentran en el agotamiento de los combustibles fósiles y los altos índices de contaminación generados por los mismo, es por ello que se hace vital, en un futuro no muy lejano contar con nuevas fuentes de energía, que deben ser renovables y no contaminantes.

Bajo este contexto, se ha encontrado que el hidrógeno es un buen candidato, como vector energético*, debido a que posee alta razón energía/masa, la energía química de su oxidación puede ser convertida directamente en electricidad, energía térmico o mecánica, siguiendo procesos térmicos convencionales (motores de combustión interna o turbinas), o electroquímicos novedosos (pilas de combustible), donde el residuo del proceso es agua. En la conversión térmica del hidrógeno se emitirían óxidos de nitrógeno (aunque en una proporción muy inferior a los emitidos con los combustibles fósiles), mientras que en la utilización con pilas de combustibles las emisiones serían nulas. Por lo que el gran atractivo del hidrógeno consiste en que ofrece, a largo plazo, la posibilidad de establecer un escenario del ciclo energético cerrado intrínsecamente limpio.

El hidrógeno es uno de los elementos más abundantes del planeta, a pesar que menos del 1% de este se encuentra en estado molecular, la mayor proporción está enlazado químicamente formando agua, por lo cual para que la producción de hidrógeno sea renovable, se requerirá que la fuente primaria de energía utilizada para su generación lo sea. En otro ámbito, considerando que el hidrógeno se encuentra en estado gaseoso bajo condiciones normales de presión y temperatura, para posibilitar su uso, se debe encontrar un método de almacenaje seguro, reversible y de alta densidad tanto volumétrico o gravimétrico.

El hecho que el hidrógeno posee un valor de electronegatividad de 2.1 (valor medio), indica que puede formar diversos tipos de enlaces químicos con una diversidad de elementos, infiriendo la posibilidad de la formación de distintos hidruros, por ejemplo: hidruros formados por elementos livianos, metálicos y complejos; natotubos y fibras; materiales orgánico metálicos microporos, entre otros. En este ámbito, el empleo de hidruros sólidos, ha instigado la atención científica en el último período, debido a la alta densidad de almacenaje que se puede lograr de forma segura y a la reversibilidad frente a los procesos de hidruración y deshidruración.

Debido a que se requiere un elemento ligero, de baja toxicidad y que este sea capaz de formar compuestos estables de hidrógeno a temperatura ambiente, se plantea al magnesio como un prometedor candidato almacenador de hidrógeno, siendo de gran abundancia en la tierra y de bajo costo. Además, la aleación de magnesio con otros elementos para formar un compuesto con diferentes propiedades termodinámicas es una manera eficaz de permitir la hidruración - deshidruración en condiciones más cercanas a las normales.

Por ejemplo, el sistema Mg-Ni es un gran almacenador de hidrógeno, pues el níquel sirve como un eficaz catalizador facilitando la cinética de absorción de hidrógeno. La sustitución de níquel por cobalto en este tipo de sistema, mejora notablemente la capacidad de almacenamiento de hidrógeno.

Así que de ese modo me embarqué en la obtención del compósito 2Mg-0.5Ni-0.5Co (nc) y posterior análisis de la estabilidad térmica frente al ciclado de hidruración, intentando mejorar resultados anteriores del compósito presentados frente a una aleación mecánica diferente. Una hazaña que no estuvo exenta de problemas, como los problemas técnicos de los equipos, pero que logró ser resuelta satisfactoriamente. De este modo poco a poco, en esta sección les mostraré los conceptos, hincapié experimentales y principales de resultados de algo que aún considero como una solución bella y prometedora, que al fin y al cabo nos afecta a todos.

{Si deseas más información del tema o del estudio de la estabilidad térmica al ciclado de hidruración del compósito 2Mg-0.5Ni-0.5Co(nc) contacte con nosotras al e-mail cronicasfisicas@gmail.com. ¡Les esperamos!}.

* Se denomina, vector energético a aquellas sustancias o dispositivos que almacenan energía, de tal manera que ésta pueda liberarse posteriormente de forma controlada.

[ v ∝ √ k / ρ ] Sonido

Dicen que cuando sale la luna llena, aparece el hombre lobo, aunque es improbable que eso ocurra en realidad, al menos que habites dentro del mundo de Crepúsculo, cosa que no sé si es para enorgullecerse, pero afortunadamente en mi caso no vivo en él y lo único que ocurrirá será escuchar los lobos aullar.  En realidad, no sólo ellos se comunican a través del sonido, por ejemplo los perros ladran, las vacas mugen, los pollitos pían y así podríamos seguir; incluso nosotros los seres humanos emitimos sonidos, y le llamamos hablar, de los cuales existen alrededor de 7000 lenguas alrededor del mundo (impresionante, ¿verdad?).

¿Se han preguntado alguna vez qué es el sonido? (inserte mirada coqueta).

Bueno, el sonido es el efecto producido por los cuerpos cuando vibran (en el caso del ser humano vibran las cuerdas vocales).

Una vibración es un movimiento pequeño y muy rápido. Cuando algo se mueve, produce una perturbación en el aire y así surge el sonido.

El sonido se propaga siempre a través de la materia, es por eso que en el vacío no hay sonidos. Se puede propagar en el aire, en el agua o en el vidrio, por ejemplo.

La velocidad de propagación del sonido depende de la materia en la que se propaga y su de temperatura. En el aire el sonido recorre 340 metros por segundo.

Además puede ser reflejado y/o absorbido en algunos objetos dependiendo del material con que se encuentre la onda sonora. Algunos materiales absorben más el sonido y lo reflejan menos, es por esto que el sonido se escucha más débil. Otros en cambio, absorben menos el sonido y lo reflejan más, es por esto que se escuchan más fuertes. Por ejemplo si el material con que se encuentra la onda sonora es blando y rugoso, aumenta la absorción de sonido.

[ g = 9.8 m/s^2 ] Relatividad especial: los primeros pasos.

Antes de mi primer curso de Relatividad (el cual tomé mas o menos en tercer año de mi Licenciatura en Física), lo único que se me venía a la mente al hablar de esta materia era Albert Einstein con su frase célebre "Todo es relativo"; sí, esa que circula por cuanta red social hay.

En el curso de Relatividad debí aprender lo suficiente como para enamorarme de ella pero rayos, era una irresponsable estudiante con espíritu de novata y por eso, poca atención ponía. No fue hasta ahora en el Doctorado que al tomar el curso de Relatividad General me di cuenta de cuán hermosa es y por supuesto no dude en poner mis manos a la obra para escribir sobre este nuevo amor.

Uno de los cursos de la carrera de licenciatura en Arte que más me ha llamado la atención es Historia del Arte. También me llama la atención que en música vean Historia de la Música, que en derecho vean Historia del Derecho, y por eso me asombra es que en Física no tengamos ni un curso sobre la Historia de ésta. Soy una convencida de lo necesario que es el contexto histórico de cada nueva teoría y hallazgo que se ha hecho. Mis profesores muchas veces tratan de contarnos algunos datos, pero con tanto curso y tantas voces diferentes uno se pierde fácilmente al no tener una línea del tiempo mental. Por eso, divagando sobre mi nuevo curso favorito me pregunte ¿Cómo rayos inició esto de la teoría de la relatividad especial? ¿Acaso fue que a Don Albert se le ocurrió así de la nada por iluminación divina?  Al parecer nuestra historia de la Relatividad comienza mucho antes que Einstein, con un érase una vez un joven curioso llamado Galileo.

Si recuerdan, en el ramo de Física del colegio nos contaron sobre Galileo, quien comprobó que dos cuerpos caen al mismo tiempo desde una misma altura, sin importar su masa. Es decir que si yo subo a la torre Costanera (la torre mas alta de Latinoamérica) y me lanzo verticalmente al mismo tiempo que dejo caer mi libro amado/odiado de electrodinámica "Classical Electrodynamics" de Jackson (no me digan que no es el sueño de todo estudiante!), llegaremos al suelo en el mismo instante si es que claro, despreciamos el roce del aire. Y eso que yo soy 50 veces más "pesada" que el mismo libro. Pero ¿Cómo ocurre esto? La intuición probablemente nos jugaría una mala pasada ya que pensaríamos que yo, siendo mas pesada, debiera impactar el suelo antes que el libro.... pero no ¡Al parecer nuestra aceleración es la misma!

Bueno resulta que Galileo sin darse cuenta  acababa de anunciar la primera ley del movimiento. Además como los cuerpos se encuentran en "caída libre" (se le llama así científicamente a mi salto al "vacío" por la torre) su aceleración debe ser constante... ¿Ya saben cuál es verdad? Pues claro, la bendita constante

                                                             

                                                                               g=9.8 [m/s^2].

Galileo estudió también la trayectoria de las bolas de cañón donde dijo que el movimiento vertical no dependía de la velocidad horizontal de la bola y esta velocidad horizontal sería constante a menos que una fuerza horizontal fuera aplicada. Por lo anterior, él justificó lo siguiente: imaginó un barco que se mueve suavemente sobre el mar. La aceleración de gravedad sería la misma, independiente de si el barco se moviera o estuviera en reposo. Es más, respondió una de aquellas preguntas que cuando niño todos nos hacemos (o eso espero!). Si la Tierra está en movimiento ¿Por qué no lo sentimos? ¿Por qué no nos movemos siguiendo la trayectoria de giro de la tierra al querer avanzar? ¿Por qué yo, que me mareo en todo barco existente en el mundo, no vivo mareada ya que la Tierra nunca deja de girar?

Cuando viajo en avión tengo que mirar por la ventana para saber si ya partió (claramente antes de despegar). Incluso en el aire, si no es por las nubes que el avión deja atrás y las horribles turbulencias no sabría que me encuentro en una nave que se mueve por los cielos. Si quisiera ser extrema y arriesgarme a quedar vetada de los viajes por aire, podría subir a una silla y saltar hacia el suelo, para ver que pasa. El resultado es que caería verticalmente, al igual que si me encuentro en tierra firme y es por lo que dijimos anteriormente: que la gravedad afecta por igual a cuerpos en movimiento o no. Entonces imaginemos que la tierra es mi avión. Los que la abordamos tampoco somos capaces de percibir aquel giro sobre su eje y el movimiento alrededor del Sol que hace. Pues a la misma conclusión llegó Galileo. La Tierra parecería quieta para nosotros y la única evidencia de que se mueve es cuando miramos en el cielo aquellas estrellas o cuerpos celestes que se encuentran muy muy lejos. Hoy llamamos a esto el principio de la relatividad.

Galileo podría haber profundizado mas en el tema pero debido a la fuerte influencia de la iglesia Católica en esa época y la casi nula tolerancia sobre los descubrimientos científicos que se alejaran de sus creencias, debió olvidarse de todo. Afortunadamente no fue el único niño preguntón que quería conocerlo todo y nuevos personajes fueron apareciendo en este "cuento" para contribuir a un final feliz (si es que tal final existe). ¿Te gustaría saber que más ocurrió? Pues ya te lo cuento luego...

                                                                                                                                       I.