Sumber energi terbarukan dapat mengurangi emisi berbahaya, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan meningkatkan efisiensi. Namun, banyak teknologi energi ramah lingkungan yang masih mahal karena bergantung pada bahan mahal seperti logam golongan platinum (PGM) dan memerlukan cara yang efisien untuk menyimpan energi untuk digunakan nanti.
Para peneliti di Universitas Washington di St. Louis sedang mencari solusi yang mungkin. Sebuah tim yang dipimpin oleh Gang Wu, profesor teknik energi, lingkungan dan kimia di McKelvey School of Engineering, telah mengembangkan katalis baru yang dirancang untuk elektroliser air membran penukar anion (AEMWE). Teknologi ini menggunakan listrik dari sumber terbarukan untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen, sehingga menghasilkan hidrogen bersih.
Katalis hidrogen bebas platinum baru
Kelompok Wu berfokus pada penggantian bahan mahal berbasis platinum yang biasa digunakan dalam sistem produksi hidrogen. Pendekatan mereka menggunakan listrik terbarukan yang dihasilkan oleh sinar matahari, angin atau air untuk menggerakkan pemisahan hidrogen dari molekul air.
“Beralih dari air ke hidrogen adalah cara yang sangat diinginkan untuk menyimpan energi untuk berbagai aplikasi,” kata Wu. “Hidrogen sendiri dapat digunakan sebagai pembawa energi dan berguna untuk berbagai industri kimia dan manufaktur.”
Untuk membangun katalis, para peneliti menggabungkan renium fosfida (Re2P) dan molibdenum fosfida (MoP). Bersama-sama, kedua bahan tersebut menciptakan komposit yang sangat efisien yang meningkatkan proses ekstraksi hidrogen. Komponen renium membantu hidrogen menempel dan melepaskan dari permukaan katalis, sementara molibdenum mempercepat pemisahan air dalam elektrolit basa.
Kinerja berkelanjutan untuk energi bersih
Tim menggabungkan katalis baru dengan anoda besi-nikel dan menemukan bahwa sistem tersebut bekerja lebih baik daripada katoda canggih, termasuk yang terbuat dari bahan PGM. Menurut Wu, katalis tersebut juga beroperasi selama lebih dari 1.000 jam pada kepadatan arus industri 1 dan 2 amp per sentimeter persegi. Hal ini menjadikannya salah satu katoda bebas platinum paling tahan lama yang dikembangkan sejauh ini untuk elektroliser air membran penukar anion.
“Hasil yang kami peroleh memungkinkan kami untuk merasionalisasi peran penting rekayasa jaringan ikatan hidrogen pada antarmuka katalis/elektrolit dalam merancang AEMWE yang berefisiensi tinggi dan berbiaya rendah,” kata Wu. “Katalis kami menunjukkan resistensi terendah di seluruh rentang potensial yang diteliti, menunjukkan kinetika adsorpsi hidrogen tercepat di antara katalis yang diteliti. Metrik kinerja dan daya tahan baru ini menjadikan katalis kami salah satu rakitan elektroda ke membran paling menjanjikan untuk elektroliser air membran penukar anion.”
Potensi produksi hidrogen skala besar
Meskipun percobaan dilakukan pada skala laboratorium, para peneliti berencana untuk terus mempelajari apakah teknologi tersebut dapat diperluas untuk keperluan industri.
Pekerjaan ini didukung secara finansial oleh dana awal G. Wu dari Universitas Washington di St. Louis.
