Investigadores de la EPFL y la Universidad de Kioto han creado un líquido estable rico en hidrógeno, formado mediante la mezcla de dos sustancias químicas simples. Este avance podría facilitar, hacer más seguro y eficiente el almacenamiento de hidrógeno a temperatura ambiente.
El hidrógeno puede ser el combustible limpio del futuro, pero llevarlo del laboratorio a la vida cotidiana no es sencillo. 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 materiales como el borano de amoniaco, un compuesto sólido rico en hidrógeno que puede almacenar mucho hidrógeno, son difíciles porque liberan hidrógeno solo cuando se calientan, lo que a menudo produce subproductos no deseados.
La creación de un líquido rico en hidrógeno que se mantenga estable a temperaturas normales podría facilitar considerablemente su almacenamiento y transporte. De hecho, se han realizado esfuerzos para mejorar el almacenamiento de hidrógeno modificando la composición química de los materiales de almacenamiento actuales o añadiendo sustancias que facilitan su liberación.
Un área prometedora son los disolventes eutécticos profundos (DES), que son mezclas que se funden a temperaturas más bajas que sus ingredientes. Esto es importante para el almacenamiento de hidrógeno, ya que los DES pueden convertir materiales sólidos ricos en hidrógeno en líquidos fáciles de manipular a temperaturas mucho más bajas. Sin embargo, hasta ahora, ninguno de estos DES había utilizado componentes de hidruro, que son especialmente ricos en hidrógeno y podrían abrir nuevas vías para almacenar más hidrógeno en forma líquida.
Científicos de los grupos de los profesores Andreas Züttel, de la EPFL, y Satoshi Horike, de la Universidad de Kioto, han desarrollado el primer ejemplo de un DES basado en hidruros: un líquido transparente, estable y rico en hidrógeno que se mantiene líquido a temperatura ambiente. El nuevo DES puede contener hasta un 6,9 % de hidrógeno en peso, superando así varios objetivos técnicos de almacenamiento de hidrógeno, incluidos los establecidos para 2025 por el Departamento de Energía de EE. UU .
Para crear el nuevo DES, los investigadores mezclaron físicamente borano de amonio y borohidruro de tetrabutilamonio en diferentes cantidades para determinar qué combinación(es) permanecería(n) líquida(s) a temperatura ambiente. La proporción adecuada (entre el 50 % y el 80 % de borano de amonio) produjo un líquido estable que se mantuvo amorfo, lo que significa que no volvió a formar cristales ni siquiera a bajas temperaturas.
Mediante espectroscopia, los investigadores confirmaron que las moléculas formaban fuertes enlaces de hidrógeno, rompiendo su estructura sólida habitual y manteniendo la mezcla líquida hasta -50 °C. Las pruebas demostraron que el nuevo líquido podía liberar hidrógeno al calentarse a tan solo 60 °C, una temperatura mucho menor que la de la mayoría de los sólidos ricos en hidrógeno. Esto significa que se puede acceder al hidrógeno con mayor facilidad y eficiencia, lo que hace que su almacenamiento y uso sean mucho más prácticos para aplicaciones prácticas.
La mezcla de borano de amonio con borohidruro de tetrabutilamonio crea un nuevo líquido rico en hidrógeno que no cristaliza en condiciones normales. La transición vítrea, que se refiere al momento en que el líquido se vuelve vítreo, ocurre a -50 °C, una temperatura muy inferior a la habitual.
La mezcla se mantiene estable durante semanas si se mantiene seca, y su densidad se encuentra entre las más bajas registradas para líquidos similares. Al calentarse, libera hidrógeno puro a temperaturas relativamente bajas sin producir muchas impurezas. Solo el borano de amoníaco se descompone primero, lo que permite reutilizar partes de la mezcla.
Este nuevo DES podría simplificar y hacer más seguro el almacenamiento y el transporte de hidrógeno. En lugar de depender de tanques de alta presión o líquidos ultrafríos, las industrias podrían utilizar transportadores de hidrógeno estables y fáciles de manipular a temperatura ambiente.
Más allá del almacenamiento de hidrógeno, estos resultados podrían dar lugar a nuevos líquidos a medida para otros usos, como la producción química o la energía verde. El descubrimiento abre nuevas vías tanto para la investigación del hidrógeno como para la tecnología energética práctica.
Otros colaboradores
- Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa)
- Instituto Vidyasirimedhi de Ciencia y Tecnología (Tailandia)
Fondos
Becas postdoctorales de la JSPS para investigación en Japón
Áreas de investigación transformadora de la JSPS (A) “Supracerámica”
Fondo JSPS para la Promoción de la Investigación Internacional Conjunta
Subvención JST-ALCA-Next Japan
Referencias
Loris Giovanni Lombardo, Taichi Nishiguchi, Thi Ha My Pham, Andreas Züttel, Satoshi Horike (2025). Disolventes eutécticos profundos formados por hidruros complejos: Una nueva clase de líquido rico en hidrógeno. Advanced Materials, 22 de junio de 2025. DOI: 10.1002/adma.202502566
EPFL News. Traducido al español
