Theo nhóm nghiên cứu, mặc dù hydro được xem là nhiên liệu sạch của tương lai, nhưng việc đưa nhiên liệu này từ phòng thí nghiệm vào ứng dụng thực tế vẫn còn nhiều thách thức. Phần lớn các vật liệu giàu hydro hiện nay tồn tại ở dạng rắn ở nhiệt độ phòng, hoặc chỉ trở thành chất lỏng dưới các điều kiện cực đoan như áp suất cao hay nhiệt độ cực thấp. Các phương pháp lưu trữ hiện tại thường yêu cầu nén khí hydro trong các bình chứa nặng, cồng kềnh hoặc làm lạnh xuống nhiệt độ siêu lạnh -253°C, vốn tiêu tốn nhiều năng lượng. Ngoài ra, các vật liệu rắn cũng có thể lưu trữ hydro nhưng thường cần nhiệt độ cao để giải phóng khí và có thể tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn.
Trong bối cảnh đó, loại chất lỏng mới do nhóm nghiên cứu phát triển được coi là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn. Các nhà khoa học đã tạo ra hợp chất bằng cách kết hợp hai chất hóa học đơn giản là ammonia borane và tetrabutylammonium borohydride. Thông qua quá trình thử nghiệm với nhiều tỷ lệ khác nhau, nhóm đã xác định rằng, hỗn hợp chứa từ 50 đến 80% ammonia borane cho ra một chất lỏng trong suốt và ổn định. Thành phần này chứa tới 6,9% hydro theo khối lượng - con số vượt qua mục tiêu lưu trữ hydro đặt ra cho năm 2025 của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Đây là ví dụ đầu tiên về một dung môi sâu dựa trên hydride (hydride-based deep eutectic solvent - DES). DES là hỗn hợp của các thành phần có điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với từng thành phần riêng lẻ. Phân tích phổ cho thấy, các liên kết hydro mạnh được hình thành giữa các phân tử của hai hợp chất ban đầu, từ đó làm rối loạn cấu trúc tinh thể vốn khiến các chất này ở dạng rắn, buộc hỗn hợp duy trì ở trạng thái lỏng hoặc vô định hình.
Chất lỏng thu được không kết tinh ngay cả khi bị làm lạnh, chỉ trải qua quá trình chuyển pha kính (biến thành chất rắn vô định hình) ở nhiệt độ dưới -50°C. Theo thông cáo báo chí, nếu được giữ khô, hỗn hợp vẫn ổn định trong nhiều tuần và có mật độ thấp thuộc hàng thấp nhất từng được ghi nhận cho các chất lỏng tương tự. Đặc điểm vận hành của chất lỏng này cũng rất đáng chú ý. Khi được nung ở nhiệt độ khá thấp (khoảng 60°C), chất lỏng sẽ giải phóng khí hydro tinh khiết. So với các vật liệu lưu trữ hydro dạng rắn, điều này yêu cầu ít năng lượng hơn đáng kể. Điều đó có nghĩa là, việc khai thác hydro sẽ trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn, giúp việc lưu trữ và sử dụng hydro trở nên thực tế hơn trong các ứng dụng ngoài đời sống.
Thử nghiệm cho thấy, chỉ thành phần ammonia borane phân hủy trong quá trình giải phóng hydro, còn thành phần tetrabutylammonium borohydride vẫn có thể được thu hồi và tái sử dụng. Nhóm nghiên cứu cho rằng, ngoài ứng dụng lưu trữ hydro, khám phá này còn mở ra khả năng tạo ra các chất lỏng tùy chỉnh mới cho các mục đích khác, chẳng hạn như sản xuất hóa chất hoặc năng lượng xanh. Phát hiện này không chỉ mở rộng hướng nghiên cứu về hydro, mà còn tạo tiền đề cho các công nghệ năng lượng thực tiễn trong tương lai.
TXB