Đột phá hydrogen: Chất lỏng mới lưu trữ nhiên liệu sạch ở nhiệt độ phòng

Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Liên bang Lausanne (EPFL) và Đại học Kyoto vừa phát triển một loại chất lỏng giàu hydro, ổn định ở nhiệt độ phòng — một bước tiến quan trọng nhằm khắc phục rào cản lớn nhất trong việc phổ biến hydro làm nhiên liệu sạch.

“Hydro có tiềm năng trở thành nhiên liệu sạch của tương lai, nhưng việc ứng dụng vào đời sống không hề dễ dàng,” nhóm nghiên cứu cho biết.

Khó khăn hiện tại với hydro

Phần lớn vật liệu lưu trữ hydro hiện nay tồn tại ở thể rắn hoặc yêu cầu điều kiện khắc nghiệt như áp suất cực cao hoặc nhiệt độ cực thấp để chuyển sang thể lỏng.

Thông thường, hydro được nén trong các bình áp suất lớn hoặc hóa lỏng ở -253°C — một quá trình tiêu tốn năng lượng.

Một số vật liệu rắn có thể lưu trữ hydro, nhưng khi giải phóng khí lại cần nhiệt độ cao và dễ tạo ra phụ phẩm không mong muốn.

Giải pháp mới: Hỗn hợp hai hợp chất đơn giản

Nhóm nghiên cứu đã trộn ammonia borane và tetrabutylammonium borohydride, tạo thành một hỗn hợp lỏng trong suốt và ổn định, với tỷ lệ từ 50–80% ammonia borane.

Hỗn hợp này chứa đến 6,9% hydro theo trọng lượng, vượt mục tiêu lưu trữ hydro năm 2025 do Bộ Năng lượng Mỹ đề ra.

Đây là lần đầu tiên một dung môi eutectic sâu (DES) dựa trên hydride được tạo ra — hỗn hợp này có điểm nóng chảy thấp hơn rõ rệt so với từng thành phần riêng lẻ.

Phân tích quang phổ cho thấy các liên kết hydro mạnh giữa các phân tử đã phá vỡ cấu trúc tinh thể, giúp hỗn hợp duy trì ở trạng thái lỏng hoặc vô định hình.

Ổn định, hiệu quả và tái sử dụng được

Chất lỏng này không kết tinh dù được làm lạnh, chỉ chuyển sang trạng thái “thủy tinh hóa” dưới -50°C.

Nó ổn định trong nhiều tuần nếu giữ khô và có mật độ thấp so với các chất tương tự.

Đáng chú ý, chất này giải phóng hydro nguyên chất khi đun nóng ở 60°C — mức nhiệt thấp hơn nhiều so với các vật liệu lưu trữ hydro ở thể rắn.

Chỉ ammonia borane phân hủy tạo ra hydro, còn tetrabutylammonium borohydride có thể thu hồi và tái sử dụng, tăng hiệu quả kinh tế và môi trường.

Hướng ứng dụng rộng mở

Ngoài việc lưu trữ hydro, phát hiện này có thể mở ra khả năng phát triển các loại chất lỏng tùy biến cho sản xuất hóa chất, năng lượng tái tạo và công nghệ xanh.

“Đây là một cột mốc quan trọng, mở ra hướng mới cho cả nghiên cứu hydro lẫn các ứng dụng năng lượng thực tiễn,” nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.

---