FKMTF Indonesia

Pembuatan Bahan Bakar dari Air Laut oleh Para Peneliti dari Stanford

Stanford telah menemukan cara untuk menghasilkan bahan bakar hidrogen menggunakan tenaga surya, elektroda, dan air asin dari San Francisco Bay.

Temuan yang diterbitkan pada tanggal 18 Maret 2019 lalu di Prosiding National Academy of Sciences , menunjukkan cara baru untuk memisahkan gas hidrogen dan oksigen dari air laut melalui listrik. Metode pemisahan air dengan mengandalkan air yang sangat murni,  merupakan sumber daya berharga dan mahal untuk diproduksi.

Secara teoritis, untuk memberi daya pada kota-kota dan mobil, “Anda membutuhkan begitu banyak hidrogen sehingga tidak mungkin menggunakan air murni,” kata Hongjie Dai, profesor JG Jackson dan CJ Wood di bidang kimia di Stanford dan rekan penulis senior di koran. “Kami hampir tidak memiliki air yang cukup untuk kebutuhan kami saat ini di California.”

Hidrogen adalah pilihan yang menarik untuk bahan bakar karena tidak memancarkan karbon dioksida, kata Dai. Pembakaran hidrogen hanya menghasilkan air dan akan meringankan masalah perubahan iklim yang semakin memburuk.

Dai mengatakan labnya menunjukkan bukti konsep dengan demo, tetapi para peneliti akan menyerahkannya kepada produsen untuk meningkatkan dan memproduksi secara massal desain tersebut.

Mengatasi korosi

Sebagai sebuah konsep, pemisahan air menjadi hidrogen dan oksigen dengan listrik – yang disebut elektrolisis – adalah ide yang sederhana dan lama: sumber daya terhubung ke dua elektroda yang ditempatkan di dalam air. Ketika listrik menyala, gelembung gas hidrogen keluar dari ujung negatif – disebut katoda – dan oksigen yang dapat dihirup muncul di ujung positif – anoda.

Tetapi klorida yang bermuatan negatif dalam garam air laut dapat merusak ujung positif, sehingga membatasi umur sistem. Dai dan timnya ingin menemukan cara untuk menghentikan komponen-komponen air laut yang bisa merusak anoda yang terendam.

Para peneliti menemukan bahwa jika mereka melapisi anoda dengan lapisan-lapisan yang kaya muatan negatif, lapisan-lapisan itu menolak klorida dan memperlambat peluruhan logam yang mendasarinya.

Mereka melapisi nikel-besi hidroksida di atas nikel sulfida, yang mencakup inti busa nikel. Busa nikel bertindak sebagai konduktor – mengangkut listrik dari sumber listrik – dan hidroksida besi-nikel memicu elektrolisis, memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen. Selama elektrolisis, nikel sulfida berevolusi menjadi lapisan bermuatan negatif yang melindungi anoda. Sama seperti ujung negatif dari dua magnet yang saling berhadapan, lapisan bermuatan negatif mengusir klorida dan mencegahnya mencapai logam inti.

Tanpa lapisan bermuatan negatif, anoda hanya bekerja selama sekitar 12 jam di air laut, menurut Michael Kenney, seorang mahasiswa pascasarjana di laboratorium Dai dan co-lead penulis paper. “Seluruh elektroda hancur berantakan,” kata Kenney. “Tetapi dengan lapisan ini, ia bisa berjalan lebih dari seribu jam.”


Gambar 1 Fabrikasi dan struktur anoda NiFe / NiSx-Ni foam (Ni3) dua lapis untuk pemisahan air laut. (A) Gambar skematis dari proses fabrikasi, termasuk langkah sulfurasi permukaan dan elektrodeposisi NiFe in situ. (B – D) Gambar SEM dari busa nikel yang tidak diolah, NiSx dibentuk pada busa nikel, dan NiFe yang dieproduksikan secara elektro pada permukaan NiSx. (E) Elemen pemetaan penampang NiFe / NiSx pada kawat Ni di busa Ni, mengungkapkan kawat Ni, NiSx, dan lapisan NiFe.

Studi sebelumnya yang mencoba memisahkan air laut agar bisa dijadikan bahan bakar hidrogen telah menghantarkan arus listrik dalam jumlah rendah, karena korosi terjadi pada arus yang lebih tinggi. Tetapi Dai, Kenney dan rekan mereka mampu menghantarkan listrik hingga 10 kali lebih banyak melalui perangkat multi-layer mereka, yang membantunya menghasilkan hidrogen dari air laut dengan laju yang lebih cepat.

“Saya pikir kita menetapkan rekor pada saat ini untuk memisahkan air laut,” kata Dai.

Anggota tim melakukan sebagian besar tes mereka dalam kondisi laboratorium terkontrol, di mana mereka dapat mengatur jumlah listrik yang masuk ke sistem. Tetapi mereka juga merancang mesin demonstrasi bertenaga surya yang menghasilkan gas hidrogen dan oksigen dari air laut yang dikumpulkan dari San Francisco Bay.

Dan tanpa risiko korosi dari garam, perangkat cocok dengan teknologi saat ini yang menggunakan air murni. “Hal yang mengesankan tentang studi ini adalah bahwa kami dapat beroperasi pada arus listrik yang sama dengan apa yang digunakan dalam industri saat ini,” kata Kenney.

Sangat sederhana

Jika dilihat ke belakang, Dai dan Kenney dapat melihat kesederhanaan desain mereka. “Jika kita memiliki bola kristal tiga tahun lalu, itu akan dilakukan dalam sebulan,” kata Dai. Tetapi sekarang setelah resep dasar dibuat untuk elektrolisis dengan air laut, metode baru ini akan membuka pintu untuk meningkatkan ketersediaan bahan bakar hidrogen yang ditenagai oleh energi surya atau angin.

Di masa depan, teknologi tersebut dapat digunakan untuk beragam tujuan selain untuk menghasilkan energi. Karena proses ini juga menghasilkan oksigen yang dapat dihirup, penyelam atau kapal selam dapat membawa perangkat ke laut dan menghasilkan oksigen di bawah tanpa harus muncul ke permukaan untuk mencari udara.

Dalam hal mentransfer teknologi, “seseorang hanya dapat menggunakan elemen-elemen ini dalam sistem electrolyzer yang ada dan itu bisa sangat cepat,” kata Dai. “Ini tidak seperti memulai dari nol – lebih seperti memulai dari 80 atau 90 persen.”

Sumber :

Bahan disediakan oleh Stanford University . Tulisan asli oleh Erin I. Garcia de Jesus.

Referensi Jurnal :

  1. Yun Kuang, Michael J. Kenney, Yongtao Meng, Wei-Hsuan Hung, Yijin Liu, Jianan Erick Huang, Rohit Prasanna, Pengsong Li, Yaping Li, Lei Wang, Meng-Chang Lin, Michael D. McGehee, Xiaoming Sun, Hongoming Dai . Pemisahan air laut yang digerakkan oleh matahari dan sangat berkelanjutan menjadi bahan bakar hidrogen dan oksigenProsiding National Academy of Sciences, 2019; 201900556 DOI: 1073 / pnas.1900556116

 

Add comment