Novo líquido pode simplificar o transporte e o armazenamento de hidrogénio
Em vez de dependerem de tanques de alta pressão ou de líquidos super frios, as indústrias poderiam utilizar transportadores de hidrogénio estáveis e fáceis de manusear à temperatura ambiente
Investigadores da EPFL e da Universidade de Quioto criaram um líquido estável rico em hidrogénio, formado pela mistura de dois produtos químicos simples. Esta descoberta poderá tornar o armazenamento de hidrogénio mais fácil, mais seguro e mais eficiente à temperatura ambiente.
O hidrogénio pode ser o combustível limpo do futuro, mas levá-lo do laboratório para a vida quotidiana não é simples. A maioria dos materiais ricos em hidrogénio são sólidos à temperatura ambiente, ou só se tornam líquidos em condições extremas, como alta pressão ou temperaturas de congelação.
Mesmo materiais como o amoníaco borano, um composto sólido e rico em hidrogénio que pode armazenar muito hidrogénio, são difíceis porque só libertam hidrogénio quando aquecidos, produzindo frequentemente subprodutos indesejados.
A produção de um líquido rico em hidrogénio que se mantenha estável a temperaturas normais poderia facilitar muito o armazenamento e o transporte do hidrogénio. De facto, tem havido esforços para melhorar o armazenamento de hidrogénio, alterando a composição química dos actuais materiais de armazenamento ou adicionando substâncias que ajudam o hidrogénio a libertar-se mais facilmente.
Uma área promissora é a dos solventes eutécticos profundos (DESs), que são misturas que derretem a temperaturas mais baixas do que os seus ingredientes. Isto é importante para o armazenamento de hidrogénio porque os DESs podem transformar materiais sólidos ricos em hidrogénio em líquidos fáceis de manusear a temperaturas muito mais baixas. Até agora, porém, nenhum destes DESs tinha utilizado componentes de hidreto, que são especialmente ricos em hidrogénio e poderiam abrir novas vias para armazenar mais hidrogénio na forma líquida.
Os cientistas dos grupos dos Professores Andreas Züttel da EPFL e Satoshi Horike da Universidade de Quioto desenvolveram o primeiro exemplo de um DES baseado em hidretos: um líquido transparente, estável e rico em hidrogénio que se mantém líquido à temperatura ambiente. O novo DES pode conter até 6,9% de hidrogénio em peso, excedendo vários objectivos técnicos para o armazenamento de hidrogénio, incluindo os estabelecidos para 2025 pelo Departamento de Energia dos EUA.
Para produzir o novo DES, os investigadores misturaram fisicamente amoníaco borano e borohidreto de tetrabutilamónio em diferentes quantidades para determinar que combinação(ões) se manteria(m) líquida(s) à temperatura ambiente. A proporção certa (entre 50% e 80% de amoníaco borano) produziu um líquido estável que se manteve amorfo, o que significa que não voltou a formar cristais mesmo a baixas temperaturas.
Utilizando espetroscopia, os investigadores confirmaram que as moléculas formaram fortes ligações de hidrogénio, quebrando a sua estrutura sólida habitual e mantendo a mistura líquida até 50°C negativos. Os testes mostraram que o novo líquido podia libertar hidrogénio quando aquecido a apenas 60°C, muito menos do que a maioria dos sólidos ricos em hidrogénio. Isto significa que o hidrogénio pode ser acedido de forma mais fácil e eficiente, tornando o seu armazenamento e utilização muito mais práticos para aplicações no mundo real.
A mistura de amoníaco borano com borohidreto de tetrabutilamónio cria um novo líquido rico em hidrogénio que não cristaliza em condições normais. A transição vítrea, que se refere ao momento em que o líquido se torna vítreo, ocorre a -50°C, muito abaixo das nossas condições quotidianas.
A mistura mantém-se estável durante semanas, se for mantida seca, e a sua densidade é das mais baixas registadas para líquidos semelhantes. Quando aquecida, liberta gás hidrogénio puro a temperaturas relativamente baixas, sem produzir muitas impurezas. Apenas a parte do amoníaco borano se decompõe primeiro, o que significa que partes da mistura podem ser reutilizadas.
Este novo DES poderá tornar o armazenamento e o transporte de hidrogénio muito mais simples e seguro. Em vez de dependerem de tanques de alta pressão ou de líquidos super frios, as indústrias poderiam utilizar transportadores de hidrogénio estáveis e fáceis de manusear à temperatura ambiente.
Para além do armazenamento de hidrogénio, estes resultados poderão conduzir a novos líquidos personalizados para outras utilizações, como a produção de químicos ou de energia verde. A descoberta abre novas direcções tanto para a investigação do hidrogénio como para a tecnologia energética prática.
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