Katalis atom tunggal berkinerja tinggi untuk sel bahan bakar suhu tinggi

 


Katalis atom tunggal berkinerja tinggi untuk sel bahan bakar suhu tinggi
Diagram konseptual katalis atom tunggal dikembangkan oleh para peneliti KIST. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Tidak seperti baterai sekunder yang perlu diisi ulang, fuel cell adalah jenis sistem pembangkit listrik ramah lingkungan yang menghasilkan listrik langsung dari reaksi elektrokimia menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan oksigen sebagai oksidan. 

Ada berbagai jenis sel bahan bakar, berbeda dalam suhu operasi dan bahan elektrolit. Sel bahan bakar oksida padat (SOFC), yang menggunakan elektrolit keramik, semakin mendapat perhatian. Karena mereka beroperasi pada suhu tinggi sekitar 700 derajat Celcius, mereka menawarkan efisiensi tertinggi di antara jenis sel bahan bakar, dan juga dapat digunakan untuk menghasilkan hidrogen melalui dekomposisi uap. 

Untuk komersialisasi teknologi ini, peningkatan kinerja sel lebih lanjut diperlukan, dan bahan katalis suhu tinggi baru sangat diantisipasi

Katalis berbasis platina (Pt) menunjukkan kinerja yang sangat baik dalam reaksi elektroda sel bahan bakar . Katalis atom tunggal Pt menarik karena fungsinya yang unik. Namun, pada temperatur tinggi, atom Pt tidak stabil dan mudah menggumpal. Oleh karena itu, katalis atom tunggal Pt telah digunakan hanya dalam  bahan bakar  rendah , seperti sel bahan bakar membran elektrolit polimer, yang digunakan untuk kendaraan listrik hidrogen.

Sebuah tim peneliti kini telah mengembangkan katalis yang hanya membutuhkan sejumlah kecil platina untuk peningkatan kinerja yang signifikan, dan dapat beroperasi secara stabil pada suhu tinggi. 

Dr. Kyung-Joong Yoon dan Peneliti Ji-Su Shin dari Pusat Penelitian Bahan Energi, bersama dengan Profesor Yun Jung Lee dari Universitas Hanyang telah mengembangkan katalis Pt atom tunggal yang dapat digunakan untuk SOFC.

Dalam penelitian mereka, seluruh atom platina terdistribusi secara merata dan berfungsi secara individual tanpa aglomerasi, bahkan pada temperatur tinggi. Telah terbukti secara eksperimental meningkatkan laju reaksi elektroda lebih dari 10 kali. Ini juga dapat beroperasi selama lebih dari 500 jam, bahkan pada suhu tinggi hingga 700 derajat Celcius dan meningkatkan kinerja pembangkit tenaga listrik dan produksi hidrogen sebanyak tiga hingga empat kali lipat. Ini diharapkan dapat mempercepat komersialisasi sel bahan bakar oksida padat (SOFC), generasi sel bahan bakar ramah lingkungan berikutnya.

Katalis atom tunggal berkinerja tinggi untuk sel bahan bakar suhu tinggi
(kiri) elektroda sel bahan bakar oksida padat (tengah) katalis atom tunggal terbentuk di permukaan bagian dalam elektroda. (kanan) atom platina tersebar di permukaan katalitik (titik terang: atom platina). Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Tim peneliti Universitas KIST-Hanyang membuat katalis atom tunggal dengan menggabungkan atom platinum dan nanopartikel cerium (Ce) oksida. Setiap atom platinum tersebar secara individual di permukaan nanopartikel cerium oksida, dan ikatan kuat mempertahankan keadaan terdispersi atom untuk jangka waktu yang lama, bahkan pada suhu tinggi, yang memungkinkan semua atom platinum terlibat dalam reaksi. 

Hal ini pada gilirannya memungkinkan untuk meningkatkan secara substansial laju reaksi elektroda sambil meminimalkan jumlah platina yang digunakan.

Untuk fabrikasi, larutan yang mengandung ion  dan serium diinjeksikan ke dalam elektroda SOFC, dan katalis disintesis saat sel bahan bakar beroperasi pada suhu tinggi. Karena injeksi ke elektroda dapat dilakukan dengan mudah tanpa peralatan khusus, katalis yang baru dikembangkan dapat dengan mudah diterapkan pada proses fabrikasi sel  ada .

Dr. Kyung-Joong Yoon dari KIST berkata, "Katalis yang dikembangkan dalam penelitian ini dapat diterapkan pada berbagai macam sel bahan bakar oksida padat dan perangkat elektrokimia suhu tinggi dengan menggunakan proses biaya rendah yang mudah dan sederhana, sehingga diharapkan dapat mempercepat pengembangan pembangkit listrik dan perangkat penyimpanan energi generasi mendatang yang ramah lingkungan. 

Berdasarkan fakta bahwa katalis atom tunggal dapat beroperasi secara stabil bahkan pada 700 derajat Celcius atau lebih tinggi, bidang aplikasinya akan sangat diperluas, termasuk suhu tinggi reaksi termokimia dan reaksi elektrokimia suhu tinggi. "

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Apakah Penuaan Penyakit yang Dapat Anda Balikkan? Pandangan pada Sains di Balik Gerakan Panjang Umur

  DAVE ASPREY, pendiri perusahaan suplemen Antipeluru dan salah satu dari banyak raksasa teknologi Lembah Silikon yang terobsesi untuk memperpanjang masa hidup mereka, dengan terkenal menyatakan bahwa dia ingin hidup lebih dari 180 tahun.  Kedengarannya, terus terang, melelahkan.  Namun siapa yang tidak ingin menyesap dengan lesu dari cangkir gerontologi, dengan asumsi kesehatan dan kebugaran yang wajar? Di situlah letak tangkapannya: Umur panjang adalah sesuatu yang diinginkan dan ditakuti dalam ukuran yang sama.  Paman saya adalah seorang ilmuwan roket di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, Alabama.  Ketika saya mengunjunginya di tahun-tahun terakhirnya, saya tidak mengenali pria yang dulunya dinamis dan brilian ini.  Dia bingung, lemah, tidak jelas.  Pada tahun 2014, Yehezkiel Emanuel, seorang ahli onkologi terkemuka dan ketua Departemen Etika Medis dan Kebijakan Kesehatan di Universitas Pennsylvania, menulis esai yang blak-b...
Baca selengkapnya

Microbiome Gut Memainkan Peran Penting dalam Pengaturan Tidur

Gambar
Apnea tidur obstruktif mengubah mikrobioma usus pada tikus.  Transplantasi bakteri usus dari tikus dengan OSA ke tikus tanpa gangguan menyebabkan gangguan tidur. University of Missouri-Columbia Obstructive sleep apnea (OSA) adalah kondisi tidur kronis yang mempengaruhi lebih dari satu miliar orang di seluruh dunia.  Bukti menunjukkan OSA dapat mengubah mikrobioma usus (GM) dan dapat meningkatkan penyakit penyerta terkait OSA, termasuk diabetes, hipertensi, dan masalah kognitif. Para peneliti dari Fakultas Kedokteran Universitas Missouri dan MU Health Care telah menemukan bagaimana gangguan tidur terkait OSA memengaruhi mikrobioma usus pada tikus dan bagaimana transplantasi bakteri usus tersebut ke tikus lain dapat menyebabkan perubahan pola tidur pada tikus penerima. David Gozal, MD, Ketua Kesehatan Anak yang Diberkahi oleh Marie M. dan Harry L. Smith di Fakultas Kedokteran MU, mengatakan penelitian tersebut menunjukkan mikrobioma usus memainkan peran utama dalam pengaturan ti...
Baca selengkapnya

Apa Arti Romantis Sesungguhnya Setelah 10 Tahun Pernikahan

Saya seorang kolumnis nasihat, jadi terkadang orang bertanya kepada saya tentang bagaimana mereka bisa "menjaga romantisme tetap hidup" dalam pernikahan mereka.  Ini sedikit membingungkan saya karena, yang dimaksud dengan "romansa", yang saya maksud adalah versi tradisional, yang bergantung pada kehidupan di dalam tanda tanya raksasa yang menegangkan.  Versi romansa ini adalah tentang momen mendebarkan ketika Anda berpikir bahwa seseorang mungkin baru saja terwujud yang akan membuat setiap hal di dunia ini terasa lezat dan luar biasa dan benar selamanya.  Ini muncul dari pertanyaan besar, seperti "Dapatkah saya benar-benar memiliki apa yang saya cari?  Akankah saya benar-benar merasa dicintai, diinginkan, dan benar-benar dipuja pada akhirnya?  Dapatkah saya akhirnya dianggap sebagai jawaban atas mimpi orang lain, pahlawan wanita dengan mata berkilauan dan senyum gerah? "  Dan versi romansa ini memuncak tepat pada saat Anda berpikir, Ya Tuhan, aku benar ...
Baca selengkapnya