¿El hidrógeno destruye los metales?

Mucho antes de que David Hasselhoff moviera sus pectorales en las playas de "Baywatch", protagonizó un programa de televisión llamado "Knight Rider", un éxito de acción con un superdeportivo llamado KITT. El auto llamativo era tan genial y tan poderoso (¿Qué adolescente que se precie no quería sentarse detrás del volante?) que nuestro héroe de pelo rizado persiguió fácilmente a los malos por toda la ciudad a una asombrosa velocidad de 483 kilómetros hora. Dang, el auto incluso hablaba como un abuelo cariñoso.

¿Qué le dio a KITT su asombroso poder? El automóvil venía equipado con un motor impulsado por hidrógeno que permitió a Michael Knight (Hasselhoff) atormentar a los villanos de televisión más cobardes de principios de los 80.

Más de una década después de que la serie original colapsara y se quemara en los índices de audiencia, políticos, periodistas y otros comenzaron a promocionar el hidrógeno como la energía del futuro, una alternativa a los combustibles fósiles como el carbón. Dijeron que el hidrógeno era el elixir mágico que alimentaría todas nuestras necesidades eléctricas y de transporte. Después de todo, el hidrógeno era abundante y se quemaba limpio, lo que teóricamente ayudaría a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, en 2003, nada menos que el presidente estadounidense George W. Bush, que hizo su fortuna en el negocio del petróleo, anunció que destinaría 1200 millones de dólares en un intento de convertir el hidrógeno en el combustible elegido por los estadounidenses [fuente: CNN ].

¿Quién podría culparlo? El hidrógeno es una maravillosa fuente de combustible. Diablos, alimenta el sol. No solo eso, nunca podemos quedarnos sin hidrógeno. Está en nuestro aire y en nuestra agua. El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo (aunque no en la Tierra).

Pero antes de invertir en un vehículo impulsado por hidrógeno , piense en esto: el óxido nunca duerme, y el hidrógeno tampoco. El elemento hace que el metal se vuelva quebradizo, reduce su resistencia y puede debilitar un automóvil como una termita a través de la madera [fuente: Science Daily ]. Sí, no es bueno.

Viajemos en el tiempo hasta el año 1520. En Suiza, un alquimista llamado Philippus Aureolus Paracelsus ha puesto un trozo de hierro en una solución de ácido sulfúrico. El ácido comienza a burbujear en "un aire que estalla como el viento". Aunque Paracelso no lo sabía entonces, ese viento que hace burbujas resultó ser hidrógeno. El elemento No. 1 fue nombrado oficialmente a fines del siglo XVIII por Antoine-Laurent Lavoisier, un aristócrata francés que incursionó en la ciencia y finalmente perdió la cabeza durante la Revolución Francesa [fuentes: ASME , Chemical Heritage ].

Los científicos e inventores pronto descubrieron que el hidrógeno de Lavoisier era el elemento más ligero del universo. Si bien eso podría resultar maravilloso para inflar globos, no fue tan asombroso en lo que respecta a las interacciones entre el hidrógeno y el metal. De hecho, los átomos de hidrógeno tienen la extraña habilidad de filtrarse a través de varios metales, volviéndolos quebradizos, eventualmente agrietándolos, rompiéndolos y rompiéndolos [fuente: Science Daily ].

Aunque los científicos han estado estudiando los fenómenos desde 1875, no entienden completamente la física del problema. Lo que sí saben es que los átomos de hidrógeno se difunden o propagan fácilmente a través de los metales, especialmente a altas temperaturas. Los átomos se recombinan entre sí para formar moléculas de hidrógeno. Estas moléculas encuentran un hogar en los rincones y grietas microscópicos del metal, creando una gran cantidad de presión. Esa presión reduce la resistencia a la tracción del metal. ¡Grieta! El metal se rompe [fuente: Universidad McGill ].

Los investigadores no pueden predecir dónde ocurrirá la fragilización por hidrógeno. Todo lo que saben es que al diminuto átomo de hidrógeno le encanta penetrar y engullir la mayoría de las aleaciones de alta resistencia, incluido el acero y las que tienen base de níquel. Incluso pueden verlo suceder durante simulaciones por computadora [fuente: Universidad McGill ]. La gravedad de la fragilización varía según el tipo de aleación y la temperatura [fuente: Gray ].

La fragilización por hidrógeno se ha convertido en la pesadilla de portaaviones, acorazados, aviones , naves espaciales y reactores nucleares . En ocasiones, las consecuencias han sido mortales. En 1985, un soldado murió en Gran Bretaña cuando fallaron los cerrojos de un obús autopropulsado de 155 mm de fabricación estadounidense. Los cerrojos sujetaban el colector que subía y bajaba el arma. Los cerrojos se rompieron, atrapando al soldado debajo del colector. Los investigadores culparon a la fragilización por hidrógeno. El gas hizo que los cerrojos fueran tan frágiles que no pudieron soportar las fuertes sacudidas producidas por el disparo del arma. En 1984, los pernos (también para los soportes de armas) en un tanque M1 Abrams también se rompieron [fuente: Anderson ].

Los científicos están trabajando febrilmente tratando de predecir cómo, cuándo y dónde tendrá lugar la fragilización por hidrógeno. La industria automotriz, entre otras, está preocupada al respecto. Como probablemente sepa, los vehículos impulsados ​​por hidrógeno obtienen su energía de un dispositivo llamado celda de combustible . Las pilas de combustible permiten que el hidrógeno se combine con el oxígeno para producir calor y electricidad. Los únicos subproductos son el calor y el agua [fuente: Laboratorio Nacional de Energía Renovable ].

Los átomos de hidrógeno pueden perforar el metal durante el proceso de fabricación, como cuando los trabajadores croman piezas de automóviles, sueldan piezas o cuando se muele o prensa el metal. La infiltración de hidrógeno también puede ocurrir cuando el automóvil circula por la carretera. Los átomos saturan el metal y se filtran en los tanques de combustible y otros componentes. Como resultado, las piezas del automóvil, como los tanques de combustible, las celdas de combustible y los cojinetes de bolas, pueden fallar sin previo aviso. ¿El resultado? Costosas facturas de reparación, y peor [fuente: Science Daily ].

No deseches la idea del coche de hidrógeno todavía. Investigadores en Alemania han estado estudiando cómo los átomos de hidrógeno se mueven a través del metal. Al rastrear la ruta de los átomos, esperan desarrollar materiales resistentes a la fragilización que puedan usarse en automóviles de hidrógeno. Los científicos también están investigando formas de detener el proceso de fragilización calentando constantemente los átomos de hidrógeno que siempre están en movimiento [fuente: Science Daily ].

Al comprender mejor cómo los átomos de hidrógeno realizan su trabajo destructivo, los científicos e ingenieros confían en que podrán fabricar tanques de combustible a bordo y otras partes que no se degraden con el tiempo [fuente: Azom.com ]. Antes de que te des cuenta, todos estaremos conduciendo autos de hidrógeno.

Nota del autor: ¿El hidrógeno destruye el metal?

Hasta que comencé a investigar para este artículo, no tenía idea de que el hidrógeno, el elemento más abundante en el universo, fuera tan destructivo. Oh, claro, sabía los conceptos básicos de por qué mi querido Ford Ranger de 1993 comenzó a oxidarse: el oxígeno se combinó con hierro para formar óxido de hierro, y antes de darme cuenta, estaba raspando, imprimando y pintando. Supongo que no debería haberme sorprendido al saber que el hidrógeno devora el metal con la misma facilidad. La fragilización por hidrógeno es un asunto serio, especialmente cuando el hidrógeno es un componente clave para resolver nuestras necesidades de combustible y ayudar al planeta. Con suerte, los científicos podrán encontrar una solución rentable al problema.

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