A) espectros FT-IR de Tbabh, AB y sus mezclas físicas con diferentes relaciones molares. B) La evolución de las posiciones de pico de curva N -H y asimétrica B -H y asimétrica al mezclar con TBABH. C) Comparación de los cambios químicos de 1H RMN en el TBABH-AB 1–2.5 con sus componentes. D) Estructura molecular optimizada de fase gaseosa de 1–2 TBABH-AB DES usando B3LYP/6-311 ++ G (D, P). E) Distancia intermolecular de unión H -H entre AB y TBABH. H, blanco; C, gris; N, azul; B, rosa. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202502566
Los investigadores de la EPFL y la Universidad de Kyoto han creado un líquido rico en hidrógeno estable formado mediante la mezcla de dos productos químicos simples. Este avance podría hacer que el almacenamiento de hidrógeno sea más fácil, seguro y más eficiente a temperatura ambiente.
El hidrógeno puede ser el combustible limpio del futuro, pero llevarlo del laboratorio a la vida cotidiana no es simple. La mayoría de los materiales ricos en hidrógeno son sólidos a temperatura ambiente, o solo se convierten en líquidos en condiciones extremas como alta presión o temperaturas de congelación.
Incluso los materiales como el borano de amoníaco, un compuesto sólido rico en hidrógeno que puede almacenar mucho hidrógeno, son difíciles porque liberan hidrógeno solo cuando se calientan, a menudo producen subproductos no deseados.
Hacer un líquido rico en hidrógeno que se mantenga estable a temperaturas normales podría facilitar el almacenamiento y el transporte de hidrógeno. De hecho, ha habido esfuerzos para mejorar el almacenamiento de hidrógeno cambiando la composición química de los materiales de almacenamiento actuales o agregando sustancias que ayudan a la liberación de hidrógeno más fácilmente.
Una área prometedora son los solventes eutécticos profundos (desess), que son mezclas que se derriten a temperaturas más bajas que sus ingredientes. Esto es importante para el almacenamiento de hidrógeno porque la desesco puede convertir materiales ricos en hidrógeno sólidos en líquidos fáciles de manejar a temperaturas mucho más bajas. Hasta ahora, sin embargo, ninguna de estas posas había usado componentes de hidruro, que son especialmente ricos en hidrógeno y podrían abrir nuevas formas de almacenar más hidrógeno en forma líquida.
Los científicos de los grupos de profesores Andreas Züttel en EPFL y Satoshi Horike en la Universidad de Kyoto han desarrollado el primer ejemplo de un DES a base de hidruro: un líquido transparente rico en hidrógeno que permanece líquido a temperatura ambiente. El nuevo DES puede contener hasta 6.9% de hidrógeno en peso, excediendo varios objetivos técnicos para el almacenamiento de hidrógeno, incluidos los establecidos para 2025 por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
La investigación es publicado en la revista Materiales avanzados.
Para hacer el nuevo DE, los investigadores mezclaron físicamente el borano de amoníaco y el borohidruro de tetrabutilamonio en diferentes cantidades para determinar qué combinación (s) permanecerían líquida a temperatura ambiente. La relación correcta (entre 50% y 80% de borano de amoniaco) produjo un líquido estable que se mantuvo amorfo, lo que significa que no volvió a formar cristales incluso a temperaturas frías.
Usando espectroscopía, los investigadores confirmaron que las moléculas formaron fuertes enlaces de hidrógeno, rompiendo su estructura sólida habitual y manteniendo el líquido de la mezcla hasta menos 50 ° C. Las pruebas mostraron que el nuevo líquido podría liberar hidrógeno cuando se calienta a solo 60 ° C, mucho más bajo que la mayoría de los sólidos ricos en hidrógeno. Esto significa que se puede acceder a hidrógeno de manera más fácil y eficiente, haciendo que el almacenamiento y el uso mucho más práctico para aplicaciones del mundo real.
La mezcla de borano de amoníaco con borohidruro de tetrabutilamonio crea un nuevo líquido rico en hidrógeno que no cristaliza en condiciones normales. La transición de vidrio, que se refiere a cuando el líquido se vuelve vidrioso, ocurre a -50 ° C, mucho más baja que nuestras condiciones cotidianas.
La mezcla se mantiene estable durante semanas si se mantiene seca, y su densidad se encuentra entre las más bajas reportadas para líquidos similares. Cuando se calienta, libera gas de hidrógeno puro a temperaturas relativamente bajas sin producir muchas impurezas. Solo la parte de amoníaco Borane se descompone primero, lo que significa que partes de la mezcla podrían reutilizarse.
Este nuevo DES podría hacer que el almacenamiento de hidrógeno y el transporte sean mucho más simples y seguros. En lugar de confiar en tanques de alta presión o líquidos súper fríos, las industrias podrían usar portadores de hidrógeno estables y fáciles de manejar a temperatura ambiente.
Más allá del almacenamiento de hidrógeno, estos resultados podrían conducir a nuevos líquidos personalizados para otros usos, como la producción química o la energía verde. El descubrimiento abre nuevas direcciones tanto para la investigación de hidrógeno como para la tecnología de energía práctica.
Más información: Loris Lombardo et al, solventes eutécticos profundos formados por hidruros complejos: una nueva clase de líquido rico en hidrógeno, materiales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADMA.202502566
Proporcionado por Ecole Polytechnique Federal de Lausanne
Cita: El nuevo líquido puede simplificar el transporte y el almacenamiento de hidrógeno (2025, 15 de julio) Recuperado el 15 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-liquid-hydrogen-storage.html
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