Hidrojen, geleceğin temiz yakıtı olarak görülüyor ancak laboratuvar ortamından günlük yaşama taşınması pek kolay değil. Hidrojen açısından zengin birçok madde ya oda sıcaklığında katı formda bulunuyor ya da ancak yüksek basınç veya aşırı düşük sıcaklık (−253°C) gibi zorlu koşullarda sıvı hale gelebiliyor.
Örneğin, hidrojen bakımından zengin bir katı olan amonyak boran gibi maddeler, ancak ısıtıldığında hidrojen salınımı yapabiliyor ve bu süreçte istenmeyen yan ürünler oluşabiliyor.
Bu nedenle, oda sıcaklığında kararlılığını koruyan hidrojen açısından zengin bir sıvı üretmek, hidrojenin taşınması ve depolanmasını çok daha pratik hale getirebilir. Araştırmacılar bu hedef doğrultusunda mevcut depolama materyallerinin kimyasal yapısını değiştirmek veya hidrojen salınımını kolaylaştıracak maddeler eklemek gibi yöntemler üzerinde çalışıyordu.
Bu alandaki umut verici yaklaşımlardan biri de derin ötektik çözücülerdir (DES). DES’ler, bileşenlerinin tek başına sahip olduğu erime noktalarından çok daha düşük sıcaklıklarda eriyebilen karışımlardır. Bu özellik, katı haldeki hidrojen taşıyıcılarının daha kolay kullanılabilir sıvılara dönüştürülmesini sağlar. Ancak bugüne dek hiçbir DES, hidrojen açısından zengin olan hidrür bileşenlerini içermiyordu.
EPFL’den Profesör Andreas Züttel ve Kyoto Üniversitesi’nden Profesör Satoshi Horike’nin araştırma ekipleri, bu eksikliği gidererek ilk hidrür bazlı DES’i geliştirdi. Bu yeni sıvı, oda sıcaklığında kararlılığını koruyan, şeffaf ve hidrojen açısından zengin bir formülasyona sahip. Ağırlıkça %6,9’a kadar hidrojen içeren bu DES, ABD Enerji Bakanlığı’nın 2025 hedefi de dahil olmak üzere birçok teknik kriteri karşılıyor.
Araştırmacılar, amonyak boran ve tetrabütilamonyum borohidriti çeşitli oranlarda fiziksel olarak karıştırarak hangi kombinasyonların sıvı formda kalabildiğini test etti. %50 ila %80 oranında amonyak boran içeren karışımın oda sıcaklığında amorf yani kristalleşmeyen ve kararlı bir sıvı oluşturduğunu gözlemlediler.
Araştırmacılar, spektroskopi kullanarak moleküllerin güçlü hidrojen bağları oluşturduğunu, alışıldık katı yapılarını bozduğunu ve karışımın -50°C'ye kadar sıvı halde kaldığını doğruladılar.
Yapılan deneylerde, bu sıvının yalnızca 60°C’ye kadar ısıtıldığında hidrojen saldığı görüldü. Bu sıcaklık, birçok hidrojen taşıyan katı maddeye kıyasla oldukça düşük. Bu da hidrojenin daha az enerjiyle, daha kolay elde edilmesini ve pratik kullanımını mümkün kılıyor.
Karışımın sadece amonyak boran bileşeni ayrışıyor ve hidrojen salıyor. Bu da diğer bileşen olan tetrabütilamonyum borohidritin geri kazanılabileceğini gösteriyor. Üstelik karışım, kuru tutulduğu sürece haftalar boyunca kararlılığını sürdürebiliyor ve yoğunluğunun benzer sıvılar arasında en düşüklerinden olduğu belirtiliyor.
Yeni geliştirilen bu DES, yüksek basınçlı tanklara ya da aşırı soğutulmuş sıvı sistemlere gerek kalmadan, oda sıcaklığında güvenli ve kolay taşınabilir hidrojen taşıyıcıları sunarak hidrojenin depolanması ve taşınması konusunda çığır açabilir.
Hidrojen depolamanın ötesinde, bu sonuçların kimyasal üretim veya yeşil enerji gibi diğer kullanımlar için yeni özel sıvıların geliştirilmesine de yol açabileceği vurgulanıyor.
Haberi DH'de Gör