Mengembangkan teknologi untuk mengurangi biaya produksi hidrogen hijau

02 Jun 2023 (Berita Nanowerk) Hidrogen hijau, yang menghasilkan hidrogen tanpa menggunakan bahan bakar fosil atau emisi karbon dioksida, menjadi semakin penting dalam beberapa tahun terakhir sebagai bagian dari upaya mewujudkan ekonomi dekarbonisasi. Namun, karena tingginya biaya produksi perangkat elektrolisis air yang menghasilkan hidrogen hijau, kelayakan ekonomi hidrogen hijau belum terlalu tinggi. Perkembangan teknologi yang secara drastis mengurangi jumlah logam langka seperti iridium dan platinum yang digunakan dalam perangkat elektrolisis air membran elektrolit polimer membuka jalan untuk menurunkan biaya produksi. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr. Hyun S. Park dan Sung Jong Yoo dari Pusat Penelitian Hidrogen dan Sel Bahan Bakar di Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST) mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan teknologi yang secara signifikan dapat mengurangi jumlah platinum dan iridium, logam mulia yang digunakan dalam lapisan pelindung elektroda perangkat elektrolisis air membran elektrolit polimer, dan menjamin kinerja dan daya tahan setara dengan perangkat yang ada (Katalisis Terapan B Lingkungan, “Elektroliser air berperforma tinggi dengan penggunaan logam golongan platinum minimum: Struktur nano inti-cangkang besi nitrida–iridium oksida untuk reaksi evolusi oksigen yang stabil dan efisien”). Bentuk katalis dibuat dengan teknologi baru (katalis red-iridium/green-iron nitride). (Gambar: Institut Sains dan Teknologi Korea) Secara khusus, tidak seperti penelitian sebelumnya yang berfokus pada pengurangan jumlah katalis iridium sambil mempertahankan struktur yang menggunakan sejumlah besar platinum dan emas sebagai lapisan pelindung elektroda, para peneliti mengganti logam mulia di lapisan pelindung elektroda dengan besi nitrida yang murah. luas permukaan yang besar dan melapisi secara seragam sejumlah kecil katalis iridium di atasnya, sangat meningkatkan efisiensi ekonomi perangkat elektrolisis. Perangkat elektrolisis air membran elektrolit polimer adalah perangkat yang menghasilkan hidrogen dan oksigen dengan kemurnian tinggi dengan menguraikan air menggunakan listrik yang dipasok oleh energi terbarukan seperti tenaga surya, dan berperan dalam memasok hidrogen ke berbagai industri seperti pembuatan baja dan bahan kimia. Selain itu, konversi energi bermanfaat untuk menyimpan energi terbarukan sebagai energi hidrogen, sehingga meningkatkan efisiensi ekonomi perangkat ini sangat penting untuk mewujudkan ekonomi hidrogen hijau. Dalam perangkat elektrolisis tipikal, terdapat dua elektroda yang menghasilkan hidrogen dan oksigen, dan untuk elektroda penghasil oksigen, yang beroperasi di lingkungan yang sangat korosif, emas atau platinum dilapisi pada permukaan elektroda dengan kecepatan 1 mg/cm.2 sebagai lapisan pelindung untuk menjamin daya tahan dan efisiensi produksi, dan 1-2 mg/cm2 katalis iridium dilapisi di atasnya. Logam mulia yang digunakan dalam perangkat elektrolisis ini memiliki cadangan dan produksi yang sangat rendah, yang merupakan faktor utama yang menghambat adopsi perangkat produksi hidrogen ramah lingkungan secara luas. Skema proses fabrikasi elektroda untuk pengembangan ini. (Gambar: Institut Sains dan Teknologi Korea) Untuk meningkatkan keekonomian elektrolisis air, tim mengganti logam langka emas dan platinum yang digunakan sebagai lapisan pelindung elektroda oksigen dalam perangkat produksi hidrogen membran elektrolit polimer dengan besi nitrida (Fe) yang murah.2N). Untuk melakukan hal ini, tim mengembangkan proses komposit yang pertama-tama melapisi elektroda dengan oksida besi, yang memiliki konduktivitas listrik rendah, dan kemudian mengubah oksida besi menjadi besi nitrida untuk meningkatkan konduktivitasnya. Tim juga mengembangkan proses yang melapisi katalis iridium secara seragam dengan ketebalan sekitar 25 nanometer (nm) di atas lapisan pelindung besi nitrida, sehingga mengurangi jumlah katalis iridium menjadi kurang dari 0.1 mg/cm.2, menghasilkan elektroda dengan efisiensi dan daya tahan produksi hidrogen yang tinggi. Elektroda yang dikembangkan menggantikan emas atau platinum yang digunakan sebagai lapisan pelindung elektroda penghasil oksigen dengan nitrida logam tidak mulia sambil mempertahankan kinerja serupa dengan unit elektrolisis komersial yang ada, dan mengurangi jumlah katalis iridium hingga 10% dari tingkat yang ada. Selain itu, unit elektrolisis dengan komponen baru dioperasikan selama lebih dari 100 jam untuk memverifikasi stabilitas awalnya. “Mengurangi jumlah katalis iridium dan mengembangkan bahan alternatif untuk lapisan pelindung platina sangat penting untuk penggunaan perangkat produksi hidrogen hijau membran elektrolit polimer secara ekonomis dan luas, dan penggunaan besi nitrida yang murah sebagai pengganti platina sangatlah penting,” kata Dr.Hyun S. Park dari KIST. “Setelah mengamati lebih jauh performa dan ketahanan elektroda, kami akan menerapkannya pada perangkat komersial dalam waktu dekat.”

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63099.php