Memperbaiki sel bahan bakar metanol 'bersih' menggunakan cangkang karbon pelindung
Energy

Memperbaiki sel bahan bakar metanol ‘bersih’ menggunakan cangkang karbon pelindung


Kredit: CC0

Karena masalah lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil, banyak ilmuwan di seluruh dunia berfokus untuk menemukan alternatif yang efisien. Meskipun harapan besar telah diberikan pada sel bahan bakar hidrogen, kenyataannya adalah bahwa pengangkutan, penyimpanan, dan penggunaan hidrogen murni membutuhkan biaya yang sangat besar, membuat proses ini menjadi menantang dengan teknologi saat ini. Sebaliknya, metanol (CH3HAI3), sejenis alkohol, tidak memerlukan penyimpanan dingin, memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi dan lebih mudah serta lebih aman untuk diangkut. Dengan demikian, transisi ke ekonomi berbasis metanol adalah tujuan yang lebih realistis.

Namun, menghasilkan listrik dari metanol pada suhu kamar membutuhkan sel bahan bakar metanol langsung (DMFC), perangkat yang saat ini menawarkan kinerja di bawah standar. Salah satu masalah utama dalam DMFCs adalah reaksi oksidasi metanol yang tidak diinginkan, yang terjadi selama persilangan metanol, yaitu ketika melewati dari anoda ke katoda. Reaksi ini menghasilkan degradasi katalis platina (Pt) yang penting untuk operasi sel. Meskipun strategi tertentu untuk mengurangi masalah ini telah diusulkan, sejauh ini belum ada yang cukup baik karena masalah biaya atau stabilitas.

Dalam studi terbaru yang diterbitkan di Bahan & Antarmuka Terapan ACS, tim ilmuwan dari Korea melaporkan solusi yang kreatif dan efektif. Mereka membuat — melalui prosedur yang relatif sederhana — katalis yang terbuat dari nanopartikel Pt yang dikemas dalam cangkang karbon. Cangkang ini membentuk jaringan karbon yang hampir tidak bisa ditembus dengan bukaan kecil yang disebabkan oleh cacat nitrogen. Sementara oksigen, salah satu reaktan utama dalam DMFC, dapat mencapai katalis Pt melalui “lubang” ini, molekul metanol terlalu besar untuk dilewati. “Cangkang karbon bertindak sebagai penyaring molekuler dan memberikan selektivitas terhadap reaktan yang diinginkan, yang sebenarnya dapat mencapai lokasi katalis. Hal ini mencegah reaksi inti Pt yang tidak diinginkan,” jelas Profesor Oh Joong Kwon dari Universitas Nasional Incheon, Korea, yang memimpin pembelajaran.

Para ilmuwan melakukan percobaan untuk mengkarakterisasi keseluruhan struktur dan komposisi katalis yang disiapkan dan membuktikan bahwa oksigen dapat melewati cangkang karbon dan metanol tidak dapat. Mereka juga menemukan cara mudah untuk menyesuaikan jumlah cacat pada cangkang hanya dengan mengubah suhu selama tahap perlakuan panas. Dalam perbandingan eksperimental berikutnya, katalis bercangkang baru mereka mengungguli katalis Pt komersial dan juga menawarkan stabilitas yang jauh lebih tinggi.

Profesor Kwon telah bekerja untuk meningkatkan katalis sel bahan bakar selama 10 tahun terakhir, termotivasi oleh banyak cara di mana teknologi ini dapat menemukan jalannya ke dalam kehidupan kita sehari-hari. “DMFC memiliki kepadatan energi yang lebih tinggi daripada baterai lithium-ion dan oleh karena itu dapat menjadi sumber daya alternatif untuk perangkat portabel, seperti laptop dan smartphone,” katanya.

Dengan masa depan planet kita dipertaruhkan, beralih ke bahan bakar alternatif harus menjadi salah satu tujuan utama umat manusia, dan studi ini merupakan langkah luar biasa ke arah yang benar.


Para peneliti mengembangkan elektrokatalis selektif untuk meningkatkan kinerja sel bahan bakar metanol langsung


Informasi lebih lanjut:
Dohyeon Lee et al, Methanol Tolerant Pt – C Core – Shell Cathode Catalyst untuk Direct Methanol Fuel Cells, Bahan & Antarmuka Terapan ACS (2020). DOI: 10.1021 / acsami.0c07812

Disediakan oleh Universitas Nasional Incheon

Kutipan: Ruang aman: Memperbaiki sel bahan bakar metanol ‘bersih’ menggunakan cangkang karbon pelindung (2020, 7 Desember) diakses 7 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-safe-space-methanol-fuel-cells .html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK