Bagaimana Ilmuwan Membawa Sel Bahan Bakar Hidrogen Dari Laboratorium ke Kehidupan Publik?
Dengan atribut ramah lingkungan dan efisiensi tinggi dalam pembangkit listrik, sel bahan bakar mendapatkan popularitas untuk produksi Fuel Cell Vehicle (FCV), seperti forklift, mobil, pesawat terbang dan bus.
Namun, salah satu tantangan yang dihadapi industri terkait produksi massal dan aplikasi FCV skala besar adalah biaya tinggi yang terlibat dalam produksi katalis sel bahan bakar.
Katalis sel bahan bakar biasanya terbuat dari platina (Pt) dengan logam transisi yang dilapisi tipis pada penyangga karbon berpori.
Karakteristik Platinum untuk menahan kondisi asam dan meningkatkan laju reaksi kimia secara efisien menjadikannya pilihan yang sempurna sebagai katalis.
Namun, yang menjadi mahal dan ketersediaan terbatas adalah batasan dengan Platinum.
Oleh karena itu, para ilmuwan mencari katalis baru dengan kuantitas Pt rendah dan aktivitas katalitik tinggi sehingga sel bahan bakar dapat diproduksi dalam skala komersial tanpa mengeluarkan banyak biaya.
Pada 22 Oktober, sebuah makalah Sains diterbitkan oleh para peneliti di Universitas Sains dan Teknologi China (USTC) dari Akademi Ilmu Pengetahuan China (CAS).
Dalam makalah ini para peneliti telah melaporkan metode penahan sulfur suhu tinggi, berhasil mensintesis katalis nanopartikel (i-NP) intermetalik Pt berukuran kecil dengan pemuatan Pt yang sangat rendah dan aktivitas massa yang tinggi.
Selain itu, para peneliti juga telah membuat perpustakaan i-NP, termasuk 46 jenis nanopartikel Pt (NP) untuk menyaring bahan elektroda yang murah dan tahan lama serta mengeksplorasi hubungan struktur-aktivitas i-NP secara sistematis.
I-NP telah dianggap sebagai pilihan yang cocok sebagai katalis karena sifatnya yang unik dan memiliki kinerja yang sangat baik sebagai katalis dalam banyak reaksi kimia.
Namun, pembentukan kristalit yang lebih besar selama sintesis I-NPs (karena suhu tinggi) menurunkan luas permukaan spesifik yang menghasilkan aktivitas katalitik yang lebih rendah. Dan karenanya meningkatkan biaya sel bahan bakar.
Tim peneliti, yang dipimpin oleh Liang Haiwei, menemukan solusi untuk masalah ini dengan memanfaatkan interaksi kimia Pt-sulfur yang kuat.
Mereka menyiapkan intermetalik Pt pada dukungan karbon yang didoping sulfur (S-C) untuk menekan sintering NP pada suhu tinggi, dan mereka berhasil mendapatkan i-NP yang dipesan secara atom dengan ukuran rata-rata
Untuk memanfaatkan sifat anti-sintering S-C, para peneliti mensintesis 46 jenis i-NP berbasis Pt berukuran kecil pada dukungan S-C dan membuat perpustakaan i-NP.
I-NP ini diperiksa dengan difraksi sinar-X (XRD) dan hasilnya menunjukkan tingkat pemesanan yang tinggi dan ukuran kecil dari katalis i-NP di perpustakaan, konsisten dengan analisis pengamatan statistik mikroskop elektron transmisi pemindaian medan gelap annular sudut tinggi (HAADF-STEM).
“Berdasarkan perpustakaan i-NP, kami dapat mempelajari secara sistematis hubungan antara struktur dan kinerja katalis,” kata Liang, “dan sampel yang cukup membantu kami menyaring katalis yang efisien yang diharapkan dapat mengurangi biaya sel bahan bakar.”
Penelitian ini telah memberikan cara universal untuk sintesis katalis paduan Pt yang dapat dimanfaatkan dalam sel bahan bakar hidrogen. Metode ini menimbulkan harapan untuk mengurangi jumlah Pt yang digunakan, sehingga menurunkan biaya sel bahan bakar.
“Dengan merekayasa struktur berpori dan fungsionalitas permukaan penyangga karbon, efisiensi sel bahan bakar dapat lebih ditingkatkan, sehingga mempercepat transfernya dari laboratorium ke publik,” kata Liang.
- Source : greatgameindia.com
