Internacional. Un equipo de investigación de ingeniería de la Universidad de Alberta, de Canadá, identificó un nuevo material para recubrimientos para aplicaciones de alta temperatura como motores de combustión de hidrógeno.
La aleación recientemente desarrollada, AlCrTiVNi5, tiene propiedades termomecánicas superiores. Incluye alta estabilidad, baja expansión, tolerancia a la fractura y una valiosa combinación de resistencia y ductilidad. Esto lo hace capaz de resistir ambientes con mucho calor y alta presión.
El revestimiento está fabricado a partir de una nueva aleación compuesta de metales como el aluminio y el níquel. El nuevo material se conoce como una aleación concentrada compleja. Es ideal para recubrir superficies que deben soportar altas temperaturas. Incluye, por ejemplo, turbinas de gas, centrales eléctricas, motores de vehículos y aviones.
Después de identificar AlCrTiVNi5, el equipo sometió la nueva aleación a las mismas pruebas de alta temperatura utilizadas en las aleaciones existentes disponibles comercialmente. Todas las aleaciones existentes fallaron después de 24 horas o menos en el ambiente caliente y corrosivo, pero la nueva aleación concentrada compleja resistió el desafío.
Aunque la nueva aleación promete resistir el calor de un motor de combustión de hidrógeno con un alto porcentaje, Liu, supervisora del proyecto, señala que se necesitan más estudios antes de que pueda ser adoptada ampliamente. No obstante, sigue siendo optimista sobre su potencial.
En comparación con las aleaciones disponibles comercialmente utilizadas como recubrimientos en aplicaciones de alta temperatura, el nuevo material de recubrimiento resiste mejor que cualquier otra cosa, según la supervisora del proyecto Jing Liu, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Química y de Materiales. Podría resultar importante para su uso en motores de hidrógeno.
El hidrógeno se considera una de las fuentes de energía más limpias. Sólo produce agua cuando se quema o se utiliza en una pila de combustible. Desempeña un papel importante en los objetivos de reducción de emisiones de Canadá y Alberta, para una variedad de usos que incluyen el transporte, la calefacción doméstica y la industria pesada.
Uno de los desafíos de la adopción del hidrógeno es la alta temperatura a la que arde, que oscila entre 600 y 1500 grados celsius. Estas temperaturas extremas significan que cualquier componente mecánico involucrado en la combustión de hidrógeno debe poder soportar altas temperaturas y resistir la corrosión del vapor.
Hao Zhang, Jing Liu, Meifeng Li, Xuehai Tan and Haofei Sun.
Actualmente, la mayoría de los motores de combustión de hidrógeno en aplicaciones comerciales funcionan con una combinación de combustibles: gas natural e hidrógeno, o diésel e hidrógeno. Pero a medida que más industrias trabajan para adoptar el hidrógeno como fuente primaria de combustible, Liu ve la necesidad de prepararse para las condiciones de temperatura ultraalta de un motor alimentado exclusivamente con hidrógeno.
"Si desea utilizar un motor de combustión 100 por ciento de hidrógeno, la temperatura de la llama es extremadamente alta", dice Liu, una de las investigadoras. “Hasta ahora, ninguno de los recubrimientos metálicos existentes ha podido funcionar en un motor de combustión 100 por ciento de hidrógeno. “A medida que avanzamos hacia un motor de combustión 100 por ciento de hidrógeno, queremos saber qué aleaciones pueden soportar las condiciones. Ninguno de los existentes lo hizo, pero aprendemos valiosos conocimientos de estos fracasos".
