Produksi Hidrogen Memakai Oksida Besi, Air, Dan Cahaya Matahari

Posted on
Produksi Hidrogen Menggunakan Oksida Besi, Air, Dan Cahaya Matahari – Bagaimana cara menyimpan energi surya sehingga energi ini sanggup tersedia setiap saat, siang atau malam, atau ketika matahari bersinar atau tidak? Ilmuwan EPFL sedang mengembangkan sebuah teknologi yang sanggup mengubah energi cahaya menjadi materi bakar membersihkan yang mempunyai emisi karbon netral, yaitu hidrogen. Bahan dasar dari teknologi yakni air dan logam oksida, ibarat oksida besi, atau lebih dikenal sebagai karat. Kevin Sivula dan rekan-rekannya sengaja memseriuskan studinya untuk memakai materi murah dan proses produksi yang praktis serta metode yang dianggap hemat untuk memproduksi hidrogen surya. Perangkat yang masih dalam tahap percobaan ini dijelaskan dalam sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Nature Photonics.
Ide mengubah energi matahari menjadi hidrogen bukanlah sesuatu yang baru. Para peneliti sudah melaksanakan penelitian selama lebih dari empat dekade. Selama tahun 1990-an, EPFL ikut bergabung pada penelitian penelitian Michaël Grätzel terkena DSSC. Grätzel dan seorang rekannya dari University of Geneva, menemukan fotoelektrokimia (PEC) sel surya, suatu metode untuk memproduksi hidrogen secara eksklusif dari air. Prototipe mereka menyebarkan prinsip dasar yang sama: Sel Surya Pewarna Tersensitisasi (DSSC) – yang juga diciptakan oleh Michael Grätzel – dikombinasikan dengan semikonduktor berbasis oksida.
Produksi Hidrogen Menggunakan Oksida Besi Produksi Hidrogen Menggunakan Oksida Besi, Air, Dan Cahaya Matahari
Para ilmuwan berhasil memproduksi hidrogen dari sinar matahari, air dan karat. Teknik ini sanggup menjadi solusi ekonomi dan ekologi untuk menyimpan energi terbarukan. (Credit: Image courtesy of Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)
Perangkat ini benar-benar mandiri. Elektron yang dihasilkan dipakai untuk memecah molekul air dan mereformasinya menjadi oksigen dan hidrogen. Pada cairan yang sama, dua lapisan yang tidak sama dalam perangkat tersebut mempunyai fungsi untuk menghasilkan elektron ketika distimulasi oleh cahaya. Selain itu perangkat ini juga mempunyai sebuah semikonduktor oksida, yang berfungsi untuk melaksanakan reaksi evolusi oksigen, dan Sel Surya Pewarna Tersensitisasi, yang berfungsi untuk membebaskan hidrogen.
Plat kaca, Bagian Perangkat yang Paling Mahal
Prototipe terbaru diseriuskan untuk menuntaskan persoalan utama teknologi PEC, yaitu biaya. ”Tim peneliti dari AS sudah berhasil mencapai efisiensi biaya yang mengesankan yaitu mencapai 12,4%,” kata Sivula. ”Sistem ini sangat menarikdanunik dari perspektif teoritis, tetapi dengan metode yang mereka lakukan biaya untuk menghasilkan permukaan dengan luas 10 sentimeter persegi masih terhitung mahal, yaitu sekitar 10.000 dolar.”
Oleh lantaran itu, para ilmuwan terus berusaha untuk mencari metode dan materi yang memungkinkan untuk memproduksi perangkat tersebut secara murah. Tentunya ini bukanlah kiprah yang gampang. Namun, pada studi ini, sepertinya upaya mereka menunjukkan gejala keberhasilan.
“Bahan yang paling mahal dari perangkat ini yakni pelat kaca. Meskipun teknologi ini memliki potensi besar, namun efisiensinya masih rendah, yaitu antara 1,4 % sampai 3,6 %, tergantung pada prototipe yang digunakan. Studi terbaru kami sudah berhasil membuat konsep yang lebih murah, yaitu berbasis oksida besi. Kami berharap untuk sanggup mencapai efisiensi sebesar 10 % pada beberapa tahun menhadir dengan biaya produksi kurang dari $ 80 per meter persegi. Pada kimasukan biaya ini, maka kami akan sanggup bersaing dengan metode produksi hidrogen konvensional.” Kata Sivula.
Pada studi ini, semikonduktor yang bertugas melaksanakan reaksi evolusi hodrogen spesialuntuklah oksida besi. Bahan ini ialah materi yang stabil dan ketersediannya juga berlimpah.
Semikonduktor, yang melaksanakan reaksi evolusi oksigen, spesialuntuk oksida besi. ”Ini yakni materi yang stabil dan berlimpah Tidak ada cara itu akan berkarat lebih jauh!. Tapi itu salah satu semikonduktor terburuk yang tersedia,” mengakui Sivula.
Nano-karat yang diperkuat Silikon
Itulah sebabnya mengapa oksida besi yang dipakai oleh tim peneliti sedikit lebih maju dibandingkan dengan karat besi yang ditemukan pada paku tua. Oksida besi ini berstruktur nano, diperkuat dengan oksida silikon, dilapisi dengan lapisan nanometer berlapis tipis berupa oksida aluminium dan kobalt oksida. Konsep ini sanggup mengoptimalkan sifat elektrokimia dari materi tersebut, namun praktis untuk diterapkan. Para peneliti terus berupaya untuk mengembangkan metode perakitannya menjadi lebih praktis dan sederhana.
Bagian kedua dari perangkat tersebut terdiri dari pewarna dan titanuim dioksida (bahan dasar DSSC). Lapisan kedua ini memungkinkan elektron sanggup ditransfer oleh oksida besi sehingga tersedia energi yang mencukupi untuk mengekstrak hidrogen dari air.
Potensi yang Luar Biasa – Efisiensi Mencapai 16%
Hasil yang disajikan pada jurnal Photonics Nature ialah terobosan untuk meningkatkan kinerja perangkat energi melalui adanya kemajuan pada studi ini yaitu penerapan oksida besi dan dye-sensitized titanium dioksida. Sivula memprediksi bahwa teknologi sel tandem ini pada jadinya akan bisa mencapai efisiensi 16% dengan memakai oksida besi, sementara itu biaya yang dikeluarkan juga akan murah, sehingga temuan ini akan mempersembahkan daya tarik tersendiri. melaluiataubersamaini adanya temuan yang memungkinkan untuk menyimpan energi surya dengan biaya yang murah, maka sistem yang dikembangkan tim peneliti EPL ini akan sanggup meningkatkan potensi energi surya sebagai sumber energi surya terbarukan yang layak dikembangkan di masa depan.
Referensi Jurnal :
Jeremie Brillet, Jun-Ho Yum, Maurin Cornuz, Takashi Hisatomi, Renata Solarska, Jan Augustynski, Michael Graetzel, Kevin Sivula. Highly efficient water splitting by a dual-absorber tandem cell. Nature Photonics, 2012; DOI: 10.1038/nphoton.2012.265
Artikel ini ialah terjemahan dari materi yang disediakan oleh Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne via Science Daily (11 November 2012). Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.