Un químico utilizado para producir baterías para vehículos eléctricos también podría usarse para crear combustible para cohetes más limpio, más barato y más eficiente, sugieren los expertos.
Investigadores de la Universidad de California, Riverside, examinaron otros usos del borano de amoníaco, que se usa para almacenar hidrógeno en las celdas de combustible de los vehículos eléctricos.
Actualmente, los combustibles para cohetes más comunes se basan en hidrocarburos y se sabe que tienen una variedad de impactos ambientales negativos, incluido el envenenamiento del suelo, el cáncer y la producción de lluvia ácida, explicó el equipo estadounidense.
Por el contrario, una vez quemado, el borano de amoníaco libera los compuestos benignos óxido de boro y agua, que es mucho menos dañino para el medio ambiente, al tiempo que tiene un impacto más poderoso que los combustibles para cohetes actuales, descubrió el equipo.
Además de producir menos emisiones de gases de efecto invernadero, es más energético y de menor costo que los combustibles actuales, y no requiere almacenamiento congelado.
Cohete lanzado desde el Puerto Espacial Regional del Atlántico Medio (MARS) en la Instalación de Vuelo Wallops de la NASA en Virginia, en 2013. Actualmente, los combustibles para cohetes más comunes se basan en hidrocarburos y se sabe que tienen una variedad de impactos ambientales negativos, incluido el envenenamiento del suelo, causando cáncer y provocando la producción de lluvia ácida, explicó el equipo estadounidense
Producir más energía con la misma cantidad de combustible podría ahorrar dinero a las empresas de cohetes, ayudándolas a reducir el costo por lanzamiento. Esto se debe a que necesitarían menos borano de amoníaco por lanzamiento que los hidrocarburos tradicionales.
Con más empresas, incluidas SpaceX y Rocket Lab, compitiendo para poner satélites en órbita, cada centavo ahorrado puede aumentar la competitividad.
“Somos los primeros en demostrar que, además de los vehículos eléctricos, el borano de amoníaco también se puede usar para hacer que los cohetes funcionen, en las condiciones adecuadas”, dijo Prithwish Biswas, ingeniero químico de la UCR y primer autor del nuevo estudio.
Para liberar energía de los combustibles tradicionales para cohetes a base de hidrocarburos y permitir la combustión, se agregan catalizadores y oxidantes para suministrar oxígeno adicional, mejorando la velocidad de combustión, pero permaneciendo en la misma forma antes y después de la reacción.
“Las naves espaciales requieren grandes cantidades de energía en un corto período de tiempo, por lo que no es ideal usar un catalizador porque no contribuye a la energía que necesita”, explicó el coautor del estudio Pankaj Ghildiyal, “Es como masa muerta en su gas tanque.’
La química de la descomposición del borano de amoníaco dificulta la liberación de su energía total cuando reacciona con la mayoría de los oxidantes, por lo que hasta ahora no se había considerado ampliamente como una opción para el combustible de cohetes.
Investigadores de la Universidad de California, Riverside, examinaron otros usos del borano de amoníaco (químico en la imagen), que se utiliza para almacenar hidrógeno en las celdas de combustible de los vehículos eléctricos.
Sin embargo, los investigadores encontraron un oxidante que altera los mecanismos de descomposición y oxidación del borano de amoníaco, lo que permite extraer su energía total.
“Esto es análogo al uso de convertidores catalíticos para permitir la combustión completa de combustibles de hidrocarburos”, dijo Ghildiyal.
“Aquí, pudimos crear una combustión más completa de los productos químicos y aumentar la energía de toda la reacción utilizando la química del propio oxidante, sin necesidad de un catalizador”.
Además de crear subproductos indeseables, algunos combustibles para cohetes también requieren almacenamiento a temperaturas bajo cero, lo que puede ser costoso y ocupar espacio.
“La NASA ha utilizado hidrógeno líquido, que tiene una densidad muy baja”, dijo Ghildiyal. “Por lo tanto, requiere mucho espacio y condiciones criogénicas para su mantenimiento”.
Por el contrario, este nuevo combustible es estable a temperatura ambiente y es resistente a altas temperaturas.
Los investigadores crearon partículas muy finas a nanoescala de borano de amonio, que podrían degradarse en el transcurso de un mes en ambientes muy húmedos.
Ahora están estudiando la forma en que las partículas de borano de amonio de varios tamaños envejecen en diferentes entornos y están desarrollando métodos para encapsular partículas del combustible en una capa protectora, para mejorar su estabilidad en condiciones húmedas.
“Hemos determinado la química fundamental que impulsa esta combinación de combustible y oxidante”, dijo Biswas. “Ahora esperamos ver cómo funciona a gran escala”.
Los hallazgos han sido publicados en El Diario de Química Física C.
