Peneliti India di Taiwan memanfaatkan hidrogen untuk masa depan yang lebih hijau

Tim Universitas Sains dan Teknologi Nasional Taiwan meneliti solusi yang lebih aman dan lebih cepat untuk menyimpan hidrogen

Veera dari Tamil Nadu, India

TAIPEI - Tim yang berbasis di Taiwan mempercepat langkahnya dalam perlombaan untuk memaksimalkan potensi bahan bakar hidrogen, salah satu sumber energi paling kuat dan terbersih.

Terlepas dari penghalang teknologi tinggi, dunia yang ditenagai oleh hidrogen tetap menarik bagi para ilmuwan. Hidrogen adalah unsur paling melimpah di alam semesta dan dapat diproduksi dari air melalui elektrolisis dan pemisahan fotoelektrokimia. Metode lain termasuk reformasi gas alam dan gasifikasi batubara dan biomassa.

Meskipun hidrogen dapat menghasilkan sekitar 120 megajoule per kilogram energi, tiga kali lebih banyak daripada bensin, tanpa emisi karbon sebagai produk sampingannya, penyimpanan hidrogen merupakan penghalang yang luar biasa untuk penerapannya yang lebih luas. Ini adalah elemen paling ringan di Bumi dan sangat mudah terbakar.

Bagaimana cara menyimpan gas hidrogen dengan aman untuk transportasi dan penggunaan merupakan tantangan utama yang harus diatasi. Di antara metode penyimpanan fisik yang tersedia, tangki gas terkompresi dan silinder hidrogen cair adalah yang paling umum.

Namun, metode ini menghasilkan kehilangan energi yang signifikan selama proses penyimpanan. Sekitar 20 persen energi hidrogen hilang selama kompresi gas; kerugian mencapai 40 persen untuk hidrogen cair pada suhu -253 derajat Celcius yang dibutuhkan.

Tangki besar NASA mengisi bahan bakar hidrogen cair ke pesawat ulang-alik (foto NASA)

Potensi bahan bakar hidrogen didasarkan pada keberhasilan meminimalkan kehilangan energi sambil memastikan keselamatan; di sinilah logam hidrida berperan. Hidrida logam adalah bahan penyimpanan yang terbuat dari hidrogen dan paduan yang terikat secara kimiawi yang memerlukan serangkaian proses fisik dan kimia untuk menyelesaikannya.

Pertama-tama, hidrogen menempel pada permukaan paduan logam, seperti LaNi5 dan TiFe, baik sebagai molekul hidrogen (H2) atau atom hidrogen (H) melalui gaya Van der Waals. Kemudian, saat tekanan naik, elemen menembus permukaan dan berdifusi ke dalam kerangka kisi padat paduan untuk membentuk hidrida logam pada berbagai persyaratan suhu.

Ketika tekanan turun, seluruh proses absorpsi dibalik dan menyebabkan hidrogen terlepas kembali.

Proses hidrogenasi paduan logam

Sebenarnya, membangun sistem yang dapat dibalik seperti itu bukanlah berjalan-jalan di taman. Para ilmuwan harus dengan susah payah memodifikasi struktur molekul dan menguji berbagai paduan dan katalis untuk menemukan hidrida berkapasitas tinggi.

"Lab kami difokuskan pada peningkatan berat, volume, dan biaya sistem penyimpanan hidrogen saat ini," kata Veeramanikandan Rajagopal (Veera), Ph.D. mahasiswa di Departemen Teknik Mesin Universitas Sains dan Teknologi Nasional Taiwan. Ia lahir di Tamil Nadu, India, dan memulai studi pascasarjana tentang hidrida logam di Taiwan empat tahun lalu.

Dia dan timnya sedang mengeksplorasi paduan logam yang sesuai dan proses persiapan yang dioptimalkan yang memungkinkan penyimpanan dan pelepasan hidrogen yang cepat dalam suhu yang mudah dijangkau.


"Sistem hidrida logam kami mencapai kapasitas penyimpanan hidrogen maksimum 7,0 persen berat (92,1%) dan dapat melepaskan seluruh hidrogen dalam waktu kurang dari 5 menit," jelasnya.

Kemungkinan bahan bakar hidrogen untuk mengurangi rasa lapar yang tiada henti akan bahan bakar fosil adalah nilai jual yang jelas. Kendaraan sel bahan bakar hidrogen telah menjadi salah satu yang paling awal diadopsi, dan pembukaan pabrik baja bertenaga hidrogen bebas karbon pertama di Swedia juga membuktikan adanya sentuhan yang lebih ramah lingkungan untuk industri berat karbon.

Hyundai ix35 FCEV, model sel bahan bakar hidrogen (Flickr, TIMRAAB227 foto)

Menurut Veera, penyimpanan hidrogen berbasis material masih memiliki beberapa kendala yang harus diatasi, seperti mahalnya biaya pembangunan sistem penyimpanan dan daya tahannya yang kurang memadai. Selain itu, waktu pengisian hidrogen juga belum memenuhi persyaratan untuk komersialisasi.

Ketika negara-negara di seluruh dunia berusaha untuk memenuhi janji mereka yang dibuat dalam Perjanjian Paris, apakah para ilmuwan dapat sepenuhnya memanfaatkan energi yang disimpan dalam bahan-bahan yang sangat kecil ini akan menentukan kemungkinan masa depan yang netral karbon.

Prof Song-Jeng Huang dan timnya di NTUST fokus pada pengembangan teknik penyimpanan hidrogen.
(Jz)


Sumber : Taiwan news

No comments

Powered by Blogger.