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domingo, 27 de abril de 2025

Aplicaciones de los hidruros metálicos

Los hidruros metálicos son compuestos químicos que se forman cuando un metal reacciona con hidrógeno. Estos compuestos, a menudo categorizados como compuestos iónicos, tienen una estructura en la que el hidrógeno actúa como ión hidruro (H), un anión con carga negativa. En la mayoría de los casos, el metal involucrado es un metal alcalino o alcalinotérreo, que posee una electronegatividad menor que la del hidrógeno. Esto permite que el hidrógeno se comporte como un ión negativo en lugar de formar moléculas diatómicas, como ocurre en el caso de los gases. Por ejemplo, el hidruro de sodio (NaH) se forma a partir de la reacción del sodio con hidrógeno, mientras que el hidruro de calcio (CaH₂) es otro ejemplo típico. La formación de estos compuestos tiene un fuerte carácter iónico debido a la diferencia significativa de electronegatividad entre los elementos involucrados.

Figura 1. El hidruro de sodio (NaH) es un compuesto químico iónico que se presenta como un sólido cristalino de color blanco grisáceo, generalmente comercializado en forma de polvo o gránulos. Es conocido por su alta reactividad, especialmente con el agua, con la que reacciona violentamente liberando hidrógeno gaseoso (H₂) y formando hidróxido de sodio (NaOH), una reacción exotérmica que puede ser peligrosa. Como fuente de aniones hidruro (H), el NaH actúa como un agente reductor fuerte y base poderosa en síntesis orgánica, utilizándose en la desprotonación de ácidos débiles y en reacciones de condensación. También se emplea en la industria para preparar otros hidruros metálicos y como catalizador en procesos químicos. Su manipulación requiere estrictas medidas de seguridad debido a su inflamabilidad y corrosividad.

Desde una perspectiva industrial y comercial, los hidruros metálicos son de gran relevancia en diversas aplicaciones, particularmente en el ámbito de la energía y la manufactura de productos químicos. Uno de los usos más destacados de los hidruros metálicos es en la producción de hidrógeno a través de la hidrólisis. Los hidruros de metales alcalinos y alcalinotérreos como el hidruro de sodio y el hidruro de calcio se emplean en la liberación de hidrógeno en procesos industriales, como la producción de combustibles limpios o en celdas de combustible de hidrógeno. Estos compuestos también son útiles en la fabricación de aleaciones especiales, que tienen propiedades de alta resistencia a la corrosión y son esenciales en la industria aeroespacial, en particular para la producción de materiales ligeros y duraderos. En este contexto, los hidruros metálicos permiten obtener hidrógeno de alta pureza, lo cual es crucial en diversas tecnologías emergentes, como el almacenamiento y la transferencia de energía.

En la vida cotidiana, los hidruros metálicos tienen un impacto directo en productos que utilizamos frecuentemente, aunque muchas veces no somos conscientes de su presencia. Por ejemplo, en baterías recargables, especialmente aquellas basadas en hidruros metálicos de níquel (NiMH), el hidrógeno juega un papel crucial. Estas baterías se utilizan en una variedad de dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles, herramientas eléctricas y automóviles híbridos. La capacidad de estos hidruros metálicos para almacenar y liberar energía hace que sean opciones atractivas para el almacenamiento de energía de fuentes renovables. Las reacciones de carga y descarga en estas baterías son posibles gracias a la interacción de los iones de hidrógeno con los electrodos metálicos, lo que permite una alta eficiencia y durabilidad. De esta manera, los hidruros metálicos contribuyen de manera significativa a la sostenibilidad energética al permitir el almacenamiento de energía de forma más eficiente.

En el contexto geopolítico, la demanda de hidrógeno y, por ende, de hidruros metálicos, está siendo cada vez más relevante en las discusiones sobre energía limpia y transición energética. Países con grandes reservas de litio, sodio y otros metales esenciales para la producción de hidruros metálicos están posicionándose estratégicamente para capitalizar el mercado de la energía renovable. Esto tiene implicaciones para las economías globales, ya que el acceso a estas materias primas podría determinar el poder de negociación de países a medida que el mundo avanza hacia una matriz energética más sostenible. A medida que los hidruros metálicos como hidruro de litio (LiH) y hidruro de sodio (NaH) se utilizan en nuevas tecnologías, la competencia por el control de los recursos naturales necesarios para su producción se intensifica. Esto ha dado lugar a políticas de seguridad energética en varias naciones, que buscan asegurar un suministro constante de estos materiales clave para sus industrias energéticas. De igual forma, se ha visto un creciente interés en los países productores de litio, como Chile, Australia y Argentina, ya que se espera que el litio, componente clave en baterías y en algunos hidruros, sea un activo geopolítico crucial en las próximas décadas.

Además, los hidruros metálicos, especialmente los que contienen metales como el boro y el titanio, tienen aplicaciones avanzadas en la industria militar y aeroespacial. Estos compuestos son empleados en la fabricación de materiales de alta resistencia, como los utilizados en cohetes y otros sistemas de propulsión, debido a su capacidad para resistir condiciones extremas de temperatura y presión. En este contexto, el desarrollo de nuevos hidruros metálicos más eficientes y resistentes está recibiendo una gran inversión en investigación y desarrollo. De esta manera, los hidruros metálicos no solo juegan un papel esencial en la industria energética y comercial, sino que también se posicionan como componentes clave en la defensa y la seguridad nacional.

Referencias

Malleswararao, K., & Dutta, P. (2022). Applications of metal hydride based thermal systems: a review. Applied Thermal Engineering215, 118816.

Mueller, W. M., Blackledge, J. P., & Libowitz, G. G. (Eds.). (2013). Metal hydrides. Elsevier.

Salman, M. S., Lai, Q., Luo, X., Pratthana, C., Rambhujun, N., Costalin, M., ... & Aguey-Zinsou, K. F. (2022). The power of multifunctional metal hydrides: A key enabler beyond hydrogen storage. Journal of Alloys and Compounds920, 165936.

Sandrock, G. (1995). Applications of hydrides. Hydrogen energy system: Production and utilization of hydrogen and future aspects, 253-280.

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