¿Es posible utilizar gas ionizado como combustible? ¿Alguna vez te has preguntado qué hace brillar esos letreros de neón? ¿O qué hace que la aurora boreal sea tan espectacular? Como era de esperar, es un gas ionizado. Cuando los gases se ionizan, aparecen visualmente como luz brillante, como se ve en las lámparas fluorescentes, las luces de neón e incluso en el espacio exterior. Este estado gaseoso ionizado se llama plasma, que es el cuarto estado de la materia (después de sólidos, líquidos y gases). El gas ionizado como combustible es más común de lo esperado.
¿Saber? El plasma llena la mayor parte del espacio exterior – ¡Incluyendo el espacio entre el sol, el viento solar, los planetas y las galaxias, y prácticamente todos los demás cuerpos celestes del universo!
Tabla de contenido
¿Qué es la ionización o gas ionizado?
Cuando se le da suficiente energía al gas, los átomos o moléculas en el gas atrapan electrones o pierden electrones, formando iones. Se dice que cuando ganas electrones, ganas una carga negativa, y cuando pierdes un electrón, obtienes una carga positiva.
Cuando una parte significativa de una cierta cantidad de gas se ioniza, se llama plasma. Las propiedades eléctricas de los gases cambian drásticamente cuando se ionizan.
¿Cómo se produce el gas ionizado?
Los gases generalmente se ionizan mediante uno de dos métodos: ionización de electrones, en la que se pasa un haz de electrones a través del gas que se va a ionizar, o ionización química, en la que se introduce un gas “reactivo” en el gas que se va a ionizar. Otros métodos incluyen la desorción de campo, el impacto de partículas, la desorción láser y la ionización a presión atmosférica. En cualquier caso, el gas ionizado como combustible tiene muchos usos.
Gas ionizado como combustible
Los gases ionizados se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales y de ingeniería. Veamos algunos ejemplos de gas ionizado como combustible de una forma u otra.
Antorcha de plasma: Una antorcha de plasma es un dispositivo para generar chorros de plasma.
Corte por arco de plasma: La antorcha de plasma es el componente principal de la cortadora de plasma, que se utiliza para cortar materiales como acero inoxidable, aluminio, cobre y otros conductores eléctricos. Estas cortadoras de plasma se utilizan en la fabricación, la construcción industrial, la eliminación y la industria automotriz (para reparación y restauración). Utiliza gas ionizado como combustible. Las cortadoras de plasma son rápidas y precisas, lo que las convierte en una opción de bajo costo para grandes industrias y pequeñas tiendas de pasatiempos.
Pulverización de plasma: Es un tipo de proceso de recubrimiento que recubre materiales fundidos como metales y aleaciones en la superficie. La antorcha de plasma impulsa el material fundido hacia el sustrato, formando un depósito o recubrimiento uniforme en su superficie. La pulverización por plasma se emplea normalmente para recubrir materiales estructurales y protegerlos de temperaturas extremas, corrosión y desgaste.
Soldadura por arco de plasma: Las antorchas de plasma también se utilizan en procesos de soldadura por arco. El plasma se empuja hacia una boquilla de cobre, el arco se contrae y el plasma se libera a una alta velocidad que alcanza los 28.000 grados Celsius.
Gasificación por plasma
Eliminación de residuos: Las antorchas de plasma se utilizan para convertir la materia orgánica de los residuos en gas de síntesis (syngas), que constituye principalmente hidrógeno y monóxido de carbono. Los residuos se derriten y vaporizan, y el gas de síntesis resultante se utiliza para generar electricidad.
Motor de combustión interna: El gas de síntesis obtenido de la gasificación por plasma es inflamable, por lo que se utiliza como combustible para motores de combustión interna.
Generación de energía
Los gases ionizados se utilizan para generar electricidad en generadores magnetohidrodinámicos (MHD). El gas ionizado pasa un campo magnético, generando así una corriente eléctrica. Se dice que estos sistemas son aproximadamente un 25% más eficientes en la generación de electricidad que las centrales nucleares.
Ionizador de aire como purificador de aire
¿Sabías que el aire puede ionizarse? Los ionizadores de aire utilizan alto voltaje para ionizar las moléculas de aire, que están cargadas positiva o negativamente. Estos iones cargados se adhieren a las partículas en el aire y son recogidos por ionizadores, “purificando” el aire. Estos purificadores de aire se utilizan en la eliminación de partículas inductoras de asma y otros alérgenos. Sin embargo, también se dice que produce gas ozono, por lo que no es muy popular.
Esterilización por plasma
Se trata de una nueva tecnología que utiliza gas ionizado para matar microorganismos resistentes a otros métodos de limpieza. Se estudia principalmente para su uso en la exploración espacial, especialmente para esterilizar naves espaciales para no “contaminar” otras lunas y planetas.
resumen
El hecho de que el gas ionizado no sea solo un “gas” como el oxígeno o el hidrógeno, sino un cuarto estado de la materia indica su importancia y significado en nuestro universo. Las nuevas tecnologías que utilizan la ionización suelen ser más baratas y eficientes que los sistemas tradicionales, ya sea que se utilicen en la generación de energía, la esterilización de naves espaciales o aplicaciones industriales. A medida que los investigadores descubren gradualmente las aplicaciones de la ionización y, por lo tanto, las oportunidades para los gases ionizados y los gases ionizados como combustibles, está claro que seguirán teniendo un enorme valor, especialmente para la comunidad científica y de ingeniería, especialmente en los próximos años.