IIT Guwahati Mengembangkan Material untuk Bahan Bakar Hidrogen dan Desalinasi Air

(MENAFN- AsiaNet News)

Para peneliti di Institut Teknologi India Guwahati telah mengembangkan bahan baru yang dapat menghasilkan bahan bakar hidrogen melalui elektrolisis air. Meskipun pemisahan air secara keseluruhan membutuhkan potensial termodinamika sebesar 1,23 V, bahan ini menunjukkan overpotensial reaksi evolusi hidrogen (HER) yang sangat rendah, hanya 12 mV, mengungguli elektroda Pt/C komersial, sehingga menyoroti kinerja elektrokatalitiknya yang luar biasa.

Selain itu, bahan yang sama juga terbukti mampu mendukung desalinasi air laut menggunakan energi matahari. Temuan penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal terkenal Advanced Functional Materials, dalam sebuah makalah yang ditulis bersama oleh Prof PK Giri, Profesor dari Departemen Fisika, bersama peneliti mahasiswa, Koushik Ghosh dan Sanjoy Sur Roy, di IIT Guwahati.

Kebutuhan Solusi Berkelanjutan

Yang pertama berkaitan dengan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan bahan bakar fosil. Hidrogen sering disebut sebagai bahan bakar bersih karena saat digunakan, satu-satunya produk sampingan adalah air dan tidak menghasilkan CO2. Namun, sebagian besar hidrogen yang digunakan saat ini dihasilkan dari bahan bakar fosil. Ini menunjukkan perlunya proses dan bahan yang lebih berkelanjutan untuk memperoleh dan memproduksi hidrogen.

Yang kedua adalah kekurangan air minum yang aman. Untuk mengatasi hal ini, desalinasi air laut bisa menjadi salah satu opsi. Namun, ini adalah pendekatan yang mahal. Penggunaan sinar matahari untuk proses desalinasi bisa menjadi alternatif yang lebih hemat biaya.

Katalis Berbasis MXene yang Inovatif

Sebagai tanggapan, tim peneliti IIT Guwahati mengembangkan katalis berbasis MXene yang dapat menghasilkan hidrogen secara efisien dari air dan berfungsi sebagai fotokatalis untuk desalinasi. MXene adalah kelompok bahan dua dimensi yang dikenal karena sifatnya seperti konduktivitas listrik tinggi. Namun, MXene umum memiliki luas permukaan aktif yang relatif rendah, yang membatasi kinerja katalitiknya.

Untuk mengatasi hal ini, para peneliti memodifikasi bahan menjadi struktur ultra-tipis seperti pita untuk meningkatkan transportasi muatan dan memperbesar luas permukaan aktif yang tersedia. Mereka juga memasukkan atom Ruthenium ke dalam situs kosong oksigen pada bahan yang telah direkayasa tersebut untuk meningkatkan kinerja katalitiknya. Kombinasi ini diyakini memperkuat interaksi antara logam dan pendukungnya, sehingga menghasilkan aktivitas katalitik yang sangat meningkat.

Tim juga melakukan pemodelan komputasi tingkat lanjut untuk memahami bagaimana modifikasi atomik ini berkontribusi terhadap peningkatan kinerja. Dalam percobaan, tim mengamati bahwa bahan yang direkayasa secara efisien mengkatalisis reaksi evolusi hidrogen ketika diberikan energi tambahan dalam jumlah kecil. Bahan ini menunjukkan performa yang lebih baik di bawah sinar matahari buatan berkat kemampuan konversi fototermal yang luar biasa dan tetap stabil dalam jangka waktu yang lebih lama, dengan penurunan performa yang minimal.

Mengenai temuan penelitian ini, Prof Giri mengatakan, “Bahan berlapis dua dimensi MXene adalah bahan ajaib dengan berbagai aplikasi. Studi ini menunjukkan pengembangan berkelanjutan energi hidrogen bersih dan solusi air minum melalui rekayasa cacat pada MXene yang sangat tipis. Karena kinerja tinggi dan stabilitas yang meningkat, bahan yang dikembangkan ini memiliki potensi untuk penggunaan komersial.”

Aplikasi dalam Desalinasi Air Laut

Sebagai bagian dari percobaan, MXene diintegrasikan ke dalam struktur tiga dimensi yang dirancang khusus yang disebut evaporator Janus. Alat ini mengapung di atas air dan mengurangi kehilangan energi dengan memanaskan hanya lapisan permukaan. Di bawah kondisi sinar matahari standar, alat ini mencapai tingkat penguapan sekitar 3,2 kg/m2/jam.

Alat ini diuji secara terus-menerus selama lima hari di air asin tanpa adanya endapan garam. Sistem ini secara efektif menghilangkan garam dan kontaminan lain, menghasilkan air yang memenuhi standar kualitas air internasional untuk konsumsi manusia.

Temuan ini menunjukkan potensi sistem multifungsi ini untuk mendukung desalinasi berbasis energi surya serta produksi hidrogen yang lebih berkelanjutan untuk digunakan dalam transportasi, industri, dan penyimpanan energi. (ANI)

(Selain judul, cerita ini belum diedit oleh staf Asianet Newsable English dan dipublikasikan dari feed sindikasi.)