DES to mieszanina co najmniej dwóch składników, która w odpowiednich proporcjach tworzy ciecz o temperaturze topnienia znacznie niższej niż którykolwiek ze składników osobno. To alternatywa dla tradycyjnych cieczy jonowych, która jest tania, nietoksyczna i bardziej przyjazna dla środowiska, ale dziś interesuje nas to, co dokładnie ma wspólnego z wodorem.
Nowa ciecz magazynuje wodór lepiej niż zbiorniki. Rewolucja prosto z Japonii i Szwajcarii
Wyobraź sobie świat, w którym wodór przechowujemy nie w stalowych zbiornikach pod ciśnieniem czy kriogenicznych pojemnikach, lecz w przezroczystej cieczy, pozostającej swobodnie w temperaturze pokojowej. To żadne science fiction, bo wspomniany DES może zrewolucjonizować sposób przechowywania i transportu tego paliwa przyszłości, co aktualnie wiąże się z potrzebą spełniania ekstremalnych warunków. Przykłady? Konieczność sprężania go do ponad 700 barów lub schładzania do -253 stopni Celsjusza, co wymaga (kolejno) ciężkich i kosztownych zbiorników lub mnóstwa energii. Alternatywą były stałe wodorki metali, które uwalniają wodór dopiero przy bardzo wysokich temperaturach i często pozostawiają trudne do usunięcia resztki. Oto jednak dzięki DES te reguły się zmieniają.
Czytaj też: Wybudowałeś dom, a o prądzie możesz pomarzyć. To już nie fikcja, a rzeczywistość
Przełomowe rozwiązanie opiera się na zmieszaniu boranu amonu z borowodorkiem tetrabutyloamoniowym. W odpowiednich proporcjach (50-80% boranu amonu) naukowcy uzyskali przezroczystą ciecz, która może magazynować prawie 7 kg wodoru na każde 100 kg cieczy. To wynik wyższy niż zakładany przez Departament Energii USA (DOE) cel na rok 2025, wynoszący 5,5 %. Dlaczego to działa? Sekret tego wyjawiła spektroskopia molekularna, która wykazała, że silne wiązania wodorowe zaburzają krystalizację obu składników, dzięki czemu mieszanina pozostaje płynna w temperaturze pokojowej, a krystalizuje się dopiero poniżej -50°C. Po podgrzaniu do zaledwie 60°C roztwór uwalnia czysty wodór. Co najważniejsze, borowodorek, który nie ulega rozkładowi, może potencjalnie zostać odzyskany i użyty ponownie.
Czytaj też: Szwajcarzy pokazali światu, jak produkować prąd. Wykorzystali coś niewiarygodnego
Nowy typ cieczy zdolnej do magazynowania wodoru może diametralnie zmienić ekonomię całego procesu. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, które wymagają kosztownej kompresji lub skrajnego schładzania gazu, tutaj wystarczy temperatura pokojowa i umiarkowane podgrzewanie. Równie ważne są kwestie logistyczne, bo roztwór, który można przechowywać i transportować w postaci płynnej przy standardowych warunkach, otwiera drogę do integracji z istniejącą infrastrukturą – od cystern, przez rurociągi, aż po stacje tankowania. Znika więc potrzeba pracy z materiałami niebezpiecznymi pod wysokim ciśnieniem lub w ekstremalnym chłodzie.
Chociaż pierwsze wyniki są niezwykle obiecujące, wciąż pozostaje wiele pytań bez jednoznacznej odpowiedzi. Jednym z nich jest zachowanie cieczy w praktycznych warunkach przepływu. Wiadomo, że niektóre głębokie rozpuszczalniki eutektyczne mogą być bardzo lepkie lub wykazywać niskie przewodnictwo, co może stanowić problem przy integracji z układami ogniw paliwowych. Trudno też na tym etapie jednoznacznie ocenić, jak mieszanka zachowa się w dłuższym cyklu eksploatacyjnym, czy będzie w stanie wielokrotnie i bez degradacji przechodzić przez procesy nagrzewania i chłodzenia? To kluczowe nie tylko dla zastosowań przemysłowych, ale również dla transportu, gdzie niezawodność i trwałość są absolutnym priorytetem.
Czytaj też: Największa pływająca turbina świata. Chiny pokazały giganta, który zawalczy z Europą
Do tego dochodzi pytanie o skalowalność i dostępność surowców, bo masowa produkcja obu składników tego rozpuszczalnika oraz związany z tym wpływ na środowisko wymagają osobnej analizy, zanim staną się realną alternatywą dla obecnych metod. Równie istotna jest kwestia kompatybilności z ogniwami paliwowymi. Nawet śladowe ilości amoniaku czy pochodnych boru mogłyby wpłynąć negatywnie na działanie membran. Chociaż wstępne testy czystości wodoru są pozytywne, to potrzeba jeszcze dokładnych badań długoterminowych, które uwzględnią różnorodne scenariusze użytkowe. Pewne na tę chwilę jest jednak to, że hydrydowy rozpuszczalnik typu DES nie jest tylko ciekawostką z laboratorium, ale realnym kandydatem do wdrożenia w sektorze czystej energii. Łącząc wysoką gęstość energetyczną z łatwością obsługi, niską temperaturą uwalniania wodoru oraz możliwością ponownego użycia, technologia ta odpowiada na wiele wyzwań współczesnego rynku energetycznego. Kluczowe będzie teraz przejście od badań do przemysłu – przeskalowanie produkcji, sprawdzenie trwałości rozwiązania w warunkach rzeczywistych i zapewnienie kompatybilności z istniejącymi ogniwami paliwowymi.