Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Ilmuan Berhasil Menemukan Cara Ekstrak Hidrogen Bersih dari Air

Mungkin sekenario kiamat manusia tidak akan berakhir karena habisnya bahan bakar dibumi, bumi dengan air yang lebih luas dari daratan, dimana air yang tersusun atas Hidrogen dan Oksigen, apabila unsur-unsurnya dipisahkan akan menghasilkan hidrogen murni sebagai bahan bakar.

Hidrogen memiliki potensi untuk menjadi sumber daya terbarukan yang penting dengan kualitas yang unik dan sudah memiliki peran dalam proses industri yang signifikan. Hidrogen mulai muncul di industri otomotif, Baterai sel bahan bakar terlihat menjanjikan dalam truk jarak jauh, dan teknologi hidrogen dapat menjadi keuntungan bagi penyimpanan energi.

Ide memisahkan air menjadi unsur-unsurnya sudah sangat lama bahkan mungkin sejak penemuan rumus molekul air, berbagai versi dan metode muncul namun belum ada titik terang yang benar-benar dapat memanen hodrogen murni dengan sfesifikasi biaya panen yang lebih murah.

Ada dorongan menuju "hidrogen hijau" yang menggunakan metode yang lebih ramah lingkungan untuk menghasilkan hidrogen. Sampai saat ini Sebagian besar produksi hidrogen terjadi melalui pemanasan uap dan metana, tetapi itu sangat bergantung pada bahan bakar fosil dan menghasilkan emisi karbon. Meningkatkan cara menghasilkan hidrogen dengan menyederhanakan reaksi pemisahan air adalah bagian penting dari upaya itu sebagai syarat sumber bahan bakar yang layak.

Sekarang, dalam sebuah studi yang terbit di nature communication, oleh peneliti dari University of Texas di Austin menemukan cara murah untuk menyelesaikan setengah dari persamaan ekstrak hodrogen yaitu menggunakan sinar matahari untuk memisahkan molekul oksigen dari air secara efisien.

Dimulai Pada awal tahun 1970-an, para peneliti menyelidiki kemungkinan menggunakan energi matahari untuk menghasilkan hidrogen. Tetapi ketidakmampuan untuk menemukan bahan dengan kombinasi sifat yang diperlukan untuk perangkat yang dapat melakukan reaksi kimia utama secara efisien akhirnya metode tersebut ditinggalkan.

Menurut Edward Yu, profesor di Departemen Teknik Elektro dan Komputer Sekolah Cockrell, kita membutuhkan bahan yang baik dalam menyerap sinar matahari dan pada saat bersamaan, tidak terdegradasi saat reaksi pemisahan air berlangsung, dan bahan yang bagus dalam menyerap sinar matahari cenderung tidak stabil di bawah kondisi yang diperlukan untuk reaksi pemisahan air, dan bahan yang stabil cenderung menjadi penyerap buruk sinar matahari.

Ide ini tampak canggung dengan sifat bahan berlawana mendorong kita menuju tradeoff dilema. Tetapi dengan kondisi seperti itu pula muncul ide baru bagaimana jika sifat baik dari setiap bahan digabungkan sehingga dapat saling melengkapi kekurangannya, seperti silikon sebagai penyerap matahari yang baim, dan silikon dioksida yang memberikan stabilitas yang baik, masalah ini mungkin sepertinya terselesaikan.

Tunggu dulu, ini tidak segampang yang dilpikirkan ada masalah baru yang muncul, dua bahan dengan karakter berbeda ketika sisatukan mestinya ia menjadi kombinasi yang sempurna, ada syarat yang harus terselesaikan, elektron dan lubang yang diciptakan oleh penyerapan sinar matahari dalam silikon harus dapat bergerak dengan mudah melintasi lapisan silikon dioksida. Ini biasanya membutuhkan lapisan silikon dioksida tidak lebih dari beberapa nanometer, yang mengurangi efektivitasnya dalam melindungi penyerap silikon dari degradasi.

Bagaimana Masalah ini Terselesaikan?

Ide dari kunci terobosan ini datang melalui metode menciptakan jalur konduktif elektrik melalui lapisan silikon dioksida tebal yang dapat dilakukan dengan biaya rendah. Untuk sampai ke sana, Yu dan timnya menggunakan teknik yang pertama kali digunakan dalam pembuatan chip elektronik semikonduktor. Dengan melapisi lapisan silikon dioksida dengan film tipis aluminium dan kemudian memanaskan seluruh struktur, susunan pada skala nano, aluminium yang sepenuhnya menjembatani lapisan silikon dioksida terbentuk. Ini kemudian dapat dengan mudah diganti dengan nikel atau bahan lain yang membantu mengkatalisis reaksi pemisahan air.

Ketika diterangi oleh sinar matahari, perangkat dapat secara efisien mengoksidasi air untuk membentuk molekul oksigen sekaligus menghasilkan hidrogen pada elektroda terpisah dan menunjukkan stabilitas yang luar biasa di bawah operasi. Karena teknik yang digunakan untuk membuat perangkat ini sana sperti pembuatan elektronik semikonduktor, maka mudah untuk dibuat dalam skala produksi.

Ke depan, tim akan bekerja untuk meningkatkan efisiensi bagian oksigen dari pemisahan air dengan meningkatkan laju reaksi. Tantangan utama para peneliti berikutnya adalah beralih ke separuh persamaan lainnya.

Tim telah mengajukan permohonan paten sementara untuk mengkomersialkan teknologi tersebut. Penelitian ini didanai oleh U.S. National Science Foundation melalui program Direktorat Teknik dan Material Research Science and Engineering Centers (MRSEC).

Jurnal Referensi:
  • Soonil Lee, Alex C. De Palma, Li Ji, Edward T. Yu. 2021. Scalable, highly stable Si-based metal-insulator-semiconductor photoanodes for water oxidation fabricated using thin-film reactions and electrodeposition. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-24229-y


Post a Comment for "Ilmuan Berhasil Menemukan Cara Ekstrak Hidrogen Bersih dari Air"