Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Memisahkan Hidrogen dari Air Menggunakan Tenaga Surya dan Angin


Sebuah tim penelitian telah mengembangkan sistem elektrolisis air yang lebih murah yang bekerja di bawah kondisi alkali tetapi masih menghasilkan hidrogen pada tingkat yang sebanding dengan sistem yang saat ini digunakan yang bekerja di bawah kondisi asam dan membutuhkan logam mulia. Kemajuan ini menurunkan biaya teknologi pemisahan air, menawarkan cara yang lebih layak untuk menyimpan energi dari tenaga surya dan angin dalam bentuk bahan bakar hidrogen.

Menggunakan tenaga surya dan angin yang tersedia untuk pemisahan air, suatu proses yang menggunakan listrik untuk memecah H2O menjadi hidrogen dan oksigen, menawarkan cara untuk menyimpan energi dalam bentuk bahan bakar hidrogen.

Saat ini sistem yang paling populer digunakan untuk pemisahan air, atau elektrolisis air, bergantung pada logam mulia sebagai katalis, tetapi tim peneliti kolaboratif, termasuk ilmuwan dari Los Alamos National Laboratory dan Washington State University, telah mengembangkan sistem yang menggunakan lebih murah dan lebih berlimpah.

Mereka menggambarkan kemajuan dalam sebuah makalah yang diterbitkan di Nature Energy pada 9 Maret. "Sistem elektrolisis air saat ini menggunakan katalis yang sangat mahal. Dalam sistem kami, kami menggunakan katalis berbasis nikel-besi, yang jauh lebih murah, tetapi kinerjanya sebanding," kata Yu Seung Kim, seorang ilmuwan peneliti di Los Alamos National Laboratory.

Sebagian besar pemisahan air hari ini dilakukan dengan menggunakan peralatan yang disebut electrolyzer air pertukaran membran proton, yang menghasilkan hidrogen pada tingkat produksi yang tinggi. Itu mahal, dan bekerja di bawah kondisi yang sangat asam, membutuhkan katalis logam mulia seperti platinum dan iridium serta pelat logam tahan korosi yang terbuat dari titanium.

Tim peneliti bekerja untuk memecahkan masalah ini dengan memisahkan air di bawah kondisi basa, atau basa, dengan elektrolisis membran penukar anion. Electolyzer jenis ini tidak membutuhkan katalis yang didasarkan pada logam mulia. Bahkan, sebuah tim yang dipimpin oleh Yuehe Lin, profesor di Sekolah Teknik Mekanik dan Material WSU, menciptakan katalis berbasis nikel dan besi, unsur-unsur yang lebih murah dan lebih berlimpah di lingkungan.

Tim Lin berbagi perkembangan mereka dengan Kim di Los Alamos, yang timnya kemudian mengembangkan pengikat elektroda untuk digunakan dengan katalis. Pengikat elektroda adalah polimer konduksi hidroksida yang mengikat katalis dan menyediakan lingkungan pH tinggi untuk reaksi elektrokimia yang cepat. Kombinasi dari pengikat elektroda yang dikembangkan Los Alamos dan katalis WSU meningkatkan laju produksi hidrogen menjadi hampir sepuluh kali lipat laju electrolyzer penukar membran anion sebelumnya, menjadikannya sebanding dengan electrolyzer membran pertukaran proton yang lebih mahal.

Sekitar 10 juta metrik ton hidrogen saat ini diproduksi di Amerika Serikat setiap tahun, sebagian besar dengan menggunakan gas alam dalam proses yang disebut reformasi gas alam, menurut Departemen Energi AS. Hidrogen yang dihasilkan dari proses pemisahan air yang ditenagai oleh listrik dari energi terbarukan memiliki banyak manfaat ekonomi dan lingkungan, kata Lin.

"Pemisahan air adalah teknologi yang bersih, tetapi Anda perlu listrik untuk melakukannya," kata Lin, yang juga seorang penulis study tersebut. "Sekarang kita memiliki banyak energi terbarukan, tenaga angin dan tenaga surya, tetapi berselang. Sebagai contoh, di malam hari kita tidak dapat menggunakan matahari, tetapi jika siang hari, kita dapat menggunakan energi ekstra untuk mengubahnya menjadi sesuatu yang lain, seperti hidrogen, itu sangat menjanjikan.

" Pasar pembangkit hidrogen global diperkirakan mencapai $ 199,1 miliar pada tahun 2023. Pasar potensial untuk energi hidrogen mencakup semuanya, mulai dari konversi energi massal dan manajemen jaringan listrik hingga sel bahan bakar untuk mobil. Lin memperkirakan ada sekitar 600 peternakan angin di Amerika Serikat yang siap untuk koneksi langsung ke sistem elektrolisis air.

Selain Los Alamos dan WSU, para peneliti di Pajarito Powder dan Sandia National Laboratories juga berkontribusi pada pekerjaan ini. Penelitian ini didukung oleh Konsorsium Bahan Pemecah Air HydroGen Advanced yang didirikan di bawah Departemen Energi AS dan program JCDREAM negara bagian Washington.


Jurnal Refrensi:
  • Yuehe Lin.,etc. 2020. Highly quaternized polystyrene ionomers for high performance anion exchange membrane water electrolysers. Nature Energy, 2020; DOI: 10.1038/s41560-020-0577-x

Post a Comment for "Memisahkan Hidrogen dari Air Menggunakan Tenaga Surya dan Angin"