{"id":4595,"date":"2026-04-20T10:09:16","date_gmt":"2026-04-20T08:09:16","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/?p=4595"},"modified":"2026-05-18T10:59:05","modified_gmt":"2026-05-18T08:59:05","slug":"almacenamiento-de-hidrogeno-en-agregados","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.uned.es\/hablandodefisicauned\/2026\/04\/20\/almacenamiento-de-hidrogeno-en-agregados\/","title":{"rendered":"Almacenamiento de hidr\u00f3geno en agregados."},"content":{"rendered":"\n

Autora: Eva Mar\u00eda Fern\u00e1ndez S\u00e1nchez<\/a>.

Los nanoagregados, agregados at\u00f3micos o clusters son nanopart\u00edculas formadas por entre tres y unas pocas decenas de millones de unidades que pueden ser \u00e1tomos o mol\u00e9culas (para m\u00e1s informaci\u00f3n ver la entrada del blog del 9 de junio de 2025: \u00bfQu\u00e9 son los nanoagregados?<\/a>). Estos sistemas tienen numerosas aplicaciones ya que sus propiedades dependen tanto de su tama\u00f1o como de su composici\u00f3n. Una de estas aplicaciones es su contribuci\u00f3n para resolver problemas medioambientales<\/strong> y, en concreto, como materiales para almacenar hidr\u00f3geno<\/strong>. El hidr\u00f3geno se considera una de las fuentes alternativas de energ\u00eda m\u00e1s prometedoras, ya que es el gas m\u00e1s abundante en el universo, es el combustible con la mayor densidad de energ\u00eda espec\u00edfica y no genera gases de efecto invernadero ya que su \u00fanico residuo es vapor de agua. No obstante, esta tecnolog\u00eda todav\u00eda se enfrenta a un desaf\u00edo importante: lograr que el almacenamiento del hidr\u00f3geno y su distribuci\u00f3n sea segura, fiable, compacta y respetuosa con el medio ambiente.

Existen principalmente tres formas de almacenar hidr\u00f3geno: como hidr\u00f3geno comprimido, como hidr\u00f3geno l\u00edquido y como hidr\u00f3geno almacenado en materiales. El hidr\u00f3geno comprimido se encuentra a presiones muy elevadas, se necesitan dep\u00f3sitos grandes, pesados y voluminosos, y presenta problemas de seguridad en caso de fugas o accidentes. A pesar de ello es el sistema m\u00e1s utilizado, por ejemplo, en automoci\u00f3n. En el segundo caso, hidr\u00f3geno l\u00edquido, son necesarias temperaturas muy bajas (-253\u00baC), para lo que se requiere aportar una gran cantidad de energ\u00eda y un aislamiento efectivo, lo que conllevan un gran coste econ\u00f3mico. Por \u00faltimo, el hidr\u00f3geno puede almacenarse en materiales. En este caso el hidr\u00f3geno puede estar absorbido sobre la superficie o en su interior. Dentro de este \u00faltimo tipo de almacenamiento se encuentran los nanoagregados, por lo que vamos a profundizar un poco m\u00e1s en ello.

Existen diferentes formas de almacenamiento de hidr\u00f3geno en materiales como podemos ver en la figura 1:<\/p>\n\n\n\n

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a) Adsorci\u00f3n en materiales. El hidr\u00f3geno se adsorbe a la superficie del material ya sea como hidr\u00f3geno molecular o at\u00f3mico. Dentro de este tipo de adsorci\u00f3n se encuentran los nanoagregados.<\/p>\n

b) Hidr\u00f3geno intermet\u00e1lico. El hidr\u00f3geno puede ser absorbido de forma que la mol\u00e9cula de H2<\/sub> se disocia y es incorporada al interior del material.<\/p>\n

c) Hidruros complejos. El hidr\u00f3geno se almacena formando compuestos qu\u00edmicos que contienen hidr\u00f3geno.<\/p>\n

d) Hidruros qu\u00edmicos. Los compuestos con hidr\u00f3geno se unen con el agua de forma que el hidr\u00f3geno se almacena tanto en el material como en el agua. <\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Figura.1: Distintas formas de almacenar hidr\u00f3geno en materiales (figura obtenida de https:\/\/synerhy.com\/2022\/02\/metodos-de-almacenamiento-del-hidrogeno<\/a>).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n


El almacenamiento de hidr\u00f3geno en materiales es considerado como la alternativa a las dos pri\u00admeras formas de almacenamiento ya que presenta mayor capacidad de almacenamiento (la cantidad de hidr\u00f3geno adsorbido aumenta de menor a mayor de a) a d)), eficiencia y seguridad porque permite el uso de tanques m\u00e1s ligeros, baratos y seguros al trabajar a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y a presi\u00f3n atmos\u00adf\u00e9rica. Sin embargo, tambi\u00e9n hay alg\u00fan inconveniente. Es necesario mejorar la densidad energ\u00e9tica volum\u00e9trica y gravim\u00e9trica debido a la dificultad de disociar el hidr\u00f3geno molecular e incrementar la superficie de adsorci\u00f3n.

La adsorci\u00f3n en nanoagregados podr\u00eda resolver algunos de esos problemas. Existen tres tipos de adsorci\u00f3n de hidr\u00f3geno en agregados: qu\u00edmica, f\u00edsica e intermedia. En el primer caso, la mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno se disocia y los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se adsorben fuertemente en la superficie, sin embargo, el hidr\u00f3geno es muy dif\u00edcil de desorber. En el segundo caso la mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno est\u00e1 poco adsorbida y no puede disociarse f\u00e1cilmente. Por \u00faltimo, la adsorci\u00f3n intermedia en la que el enlace de hidr\u00f3geno se debilita y los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se separan sin llegar a romperse, permitiendo posteriormente disociarlos. Este \u00faltimo tipo de absorci\u00f3n es la que nos interesa para el almacenamiento de hidr\u00f3geno.

\u00bfC\u00f3mo podemos aumentar la superficie de adsorci\u00f3n y facilitar la disociaci\u00f3n del hidr\u00f3geno? Esto se puede conseguir reduciendo el tama\u00f1o del sistema e introduciendo \u00e1tomos dopantes. Reduciendo el tama\u00f1o del agregado aumentamos la proporci\u00f3n de \u00e1tomos en superficie dando lugar a una mayor superficie de adsorci\u00f3n. Por otro lado, introduciendo un \u00e1tomo dopante podemos facilitar la disociaci\u00f3n del hidr\u00f3geno de forma que la energ\u00eda necesaria para la ruptura de la mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno disminuya significativamente.

Dentro de los agregados para almacenar hidr\u00f3geno podemos destacar los de aluminio, por su bajo precio (mucho m\u00e1s barato que el platino, que es el elemento m\u00e1s utilizado en este campo) y por su alta capacidad de almacenamiento. No obstante, tiene algunos problemas: la reacci\u00f3n es muy lenta y la barrera de disociaci\u00f3n del hidr\u00f3geno es demasiado alta. Sin embargo, si introducimos un \u00e1tomo de vanadio como dopante podemos facilitar la disociaci\u00f3n del hidr\u00f3geno. En la figura 2 a) podemos ver c\u00f3mo la adsorci\u00f3n de hidr\u00f3geno depende del tama\u00f1o del agregado, es decir, del n\u00famero exacto de \u00e1tomos de aluminio que lo forman. Por ejemplo, los agregados con dos y diez \u00e1tomos de aluminio presentan una gran adsorci\u00f3n de hidr\u00f3geno. Adem\u00e1s, en la figura 2 b) vemos que la barrera de disociaci\u00f3n para estos dos tama\u00f1os es baja, favoreciendo la adsorci\u00f3n disociativa del hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n

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Figura 2: Adsorci\u00f3n de hidr\u00f3geno en agregados de aluminio dopados con vanadio
(figuras obtenidas de [1]).<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n


Por \u00faltimo, en el siguiente v\u00eddeo se presenta una animaci\u00f3n en la que podemos ver un posible camino de reacci\u00f3n para la disociaci\u00f3n de hidr\u00f3geno molecular en el agregado de 10 \u00e1tomos de aluminio dopado con vanadio. Como vemos, inicialmente el hidr\u00f3geno se adsorbe como hidr\u00f3geno molecular cerca del \u00e1tomo de vanadio que facilita su disociaci\u00f3n. Una vez que la mol\u00e9cula de hidr\u00f3geno se ha disociado los dos \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se adsorben entre el \u00e1tomo de vanadio y un aluminio. Finalmente, los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno se difunden hasta situarse en la posici\u00f3n m\u00e1s estable, un \u00e1tomo de hidr\u00f3geno adsorbido sobre un \u00e1tomo de aluminio y el otro entre ese mismo \u00e1tomo de aluminio y el vanadio.<\/p>\n\n\n