Mengekstraksi bahan bakar bersih dari air

30 Mei 2023 (Berita Nanowerk) Pasokan energi bersih yang berlimpah mengintai di depan mata. Ini adalah hidrogen yang dapat kita ekstrak dari air (H2O) menggunakan energi terbarukan. Para ilmuwan sedang mencari metode berbiaya rendah untuk memproduksi hidrogen bersih dari air untuk menggantikan bahan bakar fosil, sebagai bagian dari upaya memerangi perubahan iklim. Hidrogen dapat menggerakkan kendaraan sambil tidak mengeluarkan apa-apa selain air. Hidrogen juga merupakan bahan kimia penting untuk banyak proses industri, terutama dalam pembuatan baja dan produksi amonia. Menggunakan hidrogen yang lebih bersih sangat diinginkan di industri tersebut. Tim multi-lembaga yang dipimpin oleh Argonne National Laboratory telah mengembangkan katalis berbiaya rendah untuk proses yang menghasilkan hidrogen bersih dari air. Kontributor lainnya termasuk DOE's Sandia National Laboratories dan Lawrence Berkeley National Laboratory, serta Giner Inc. Penelitian ini dipublikasikan di Ilmu (“Katalis evolusi oksigen spinel kobalt yang didoping La dan Mn untuk elektrolisis membran pertukaran proton”). Gelembung oksigen berevolusi dari serat, partikel katalis yang saling berhubungan (kanan) selama reaksi elektrokatalitik dengan air. Struktur kisi untuk katalis berbasis kobalt di sebelah kiri. (Gambar: Argonne National Laboratory/Lina Chong dan Longsheng Wu menggunakan latar belakang Shutterstock) “Sebuah proses yang disebut elektrolisis menghasilkan hidrogen dan oksigen dari air dan telah ada selama lebih dari satu abad,” kata Di-Jia Liu, ahli kimia senior di Argonne. Dia juga memegang janji bersama di Pritzker School of Molecular Engineering di University of Chicago. Elektroliser membran penukar proton (PEM) mewakili teknologi generasi baru untuk proses ini. Mereka dapat membagi air menjadi hidrogen dan oksigen dengan efisiensi yang lebih tinggi di dekat suhu kamar. Permintaan energi yang berkurang menjadikannya pilihan ideal untuk memproduksi hidrogen bersih dengan menggunakan sumber yang terbarukan namun terputus-putus, seperti matahari dan angin. Elektroliser ini berjalan dengan katalis terpisah untuk masing-masing elektrodanya (katoda dan anoda). Katalis katoda menghasilkan hidrogen, sedangkan katalis anoda membentuk oksigen. Masalahnya adalah katalis anoda menggunakan iridium, yang memiliki harga pasar saat ini sekitar $5,000 per ons. Kurangnya pasokan dan tingginya biaya iridium menimbulkan penghalang utama untuk adopsi elektroliser PEM secara luas. Bahan utama katalis baru ini adalah kobalt, yang jauh lebih murah daripada iridium. “Kami berusaha mengembangkan katalis anoda berbiaya rendah dalam pengelektrolisis PEM yang menghasilkan hidrogen dengan keluaran tinggi sambil mengonsumsi energi minimal,” kata Liu. “Dengan menggunakan katalis berbasis kobalt yang disiapkan dengan metode kami, seseorang dapat menghilangkan hambatan utama biaya untuk memproduksi hidrogen bersih dalam elektroliser.” Giner Inc., perusahaan riset dan pengembangan terkemuka yang bekerja menuju komersialisasi elektroliser dan sel bahan bakar, mengevaluasi katalis baru menggunakan stasiun uji elektroliser PEM di bawah kondisi operasi industri. Performa dan daya tahan jauh melebihi katalis pesaing. Penting untuk memajukan kinerja katalis lebih lanjut adalah memahami mekanisme reaksi pada skala atom dalam kondisi operasi pengelektrolisis. Tim menguraikan perubahan struktural kritis yang terjadi pada katalis dalam kondisi pengoperasian dengan menggunakan analisis sinar-X di Sumber Foton Lanjutan (APS) di Argonne. Mereka juga mengidentifikasi fitur katalis utama menggunakan mikroskop elektron di Sandia Labs dan di Argonne's Center for Nanoscale Materials (CNM). APS dan CNM keduanya adalah fasilitas pengguna DOE Office of Science. “Kami mencitrakan struktur atom pada permukaan katalis baru pada berbagai tahap persiapan,” kata Jianguo Wen, ilmuwan material Argonne. Selain itu, pemodelan komputasional di Berkeley Lab mengungkapkan wawasan penting tentang daya tahan katalis dalam kondisi reaksi. Pencapaian tim ini merupakan langkah maju dalam inisiatif Hydrogen Energy Earthshot milik DOE, yang meniru AS "Moon Shot" program luar angkasa tahun 1960-an. Tujuan ambisiusnya adalah menurunkan biaya produksi hidrogen hijau menjadi satu dolar per kilogram dalam satu dekade. Produksi hidrogen hijau dengan biaya tersebut dapat membentuk kembali perekonomian negara. Aplikasi termasuk jaringan listrik, manufaktur, transportasi dan pemanasan perumahan dan komersial.

• 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=63079.php