Hidrogen, dianggap sebagai bahan bakar terbersih dan berkelanjutan dalam mentenagai kendaraan, di mana salah satu cara untuk memperolehnya dengan menguraikannya dari air. Namun, untuk mendukung proses ini, diperlukan biaya yang sangat mahal karena dibutuhkan katalis dari logam mulia seperti ruthenium, platinum, dan iridium agar penguraiannya berjalan.
Sekarang, tim ilmuwan yang dipimpin University of New South Wales (UNSW) menunjukkan cara yang jauh lebih murah dan berkelanjutan dengan menggunakan logam yang jauh lebih murah dan lebih mudah didapatkan seperti besi dan nikel sebagai katalis.
Hasil temuannya dipublikasikan di jurnal Nature Communications.
Katalis adalah sejenis bahan yang dapat mempercepat proses kimia tanpa memengaruhi hasil akhirnya. Untuk memisahkan hidrogen (H2) dengan oksigen (O2) dari air (H2O) diperlukan sebuah katalis.
Profesor Chuan Zhao dari Fakultas Kimia UNSW mengatakan dalam pemisahan air, dua elektroda diberikan muatan listrik ke dalam air memungkinkan hidrogen dipisahkan dari oksigen dan digunakan sebagai energi dalam sel bahan bakar .
“Apa yang kami lakukan adalah melapisi elektroda dengan katalis kami untuk mengurangi konsumsi energi,” katanya. “Pada katalis ini terdapat antarmuka kecil berskala nano di mana besi dan nikel berinteraksi pada tingkat atom, yang menjadi lokasi aktif untuk memisahkan air. Di sinilah hidrogen dapat dipisahkan dari oksigen dan ditangkap sebagai bahan bakar, dan oksigen dapat dilepaskan sebagai limbah yang ramah lingkungan.”
Pada tahun 2015, tim Prof Zhao menemukan elektroda nikel-besi untuk pembangkit oksigen dengan efisiensi tinggi. Namun, Prof Zhao mengatakan bahwa jika secara individu, besi dan nikel bukanlah katalis yang baik untuk menghasilkan hidrogen, tetapi di saat keduanya bergabung pada skala nano maka “sebuah keajaiban dapat terjadi.”
“Antarmuka berskala nano secara fundamental mengubah properti material ini,” katanya. “Hasil kami menunjukkan katalis nikel-besi dapat seaktif platinum untuk pembuatan hidrogen.
“Manfaat lainnya adalah bahwa elektroda nikel-besi kami dapat mengkatalisasi baik hidrogen maupun menghasilkan oksigen murni, sehingga kita tidak hanya dapat memangkas biaya produksi dengan menggunakan unsur yang berlimpah di Bumi, tetapi juga biaya pembuatannya cukup satu katalis, bukan dua.”
Pandangan sekilas pada harga logam hari ini menunjukkan mengapa ini bisa menjadi alat yang dibutuhkan untuk mempercepat transisi menuju apa yang disebut ekonomi hidrogen. Besi dan nikel dihargai $ 0,13 hingga $ 19,65 per kilogram. Sebaliknya, ruthenium, platinum, dan iridium dihargai $ 11,77, $ 42,13 dan $ 69,58 per gram — dengan kata lain, ribuan kali lebih mahal.
“Saat ini dalam ekonomi bahan bakar fosil kita, kita memiliki keuntungan yang besar untuk pindah ke ekonomi hidrogen sehingga kita dapat menggunakan hidrogen sebagai pembawa energi bersih yang berlimpah di Bumi,” kata Prof Zhao.
“Kita telah berbicara tentang ekonomi hidrogen selama berabad-abad, tetapi kali ini sepertinya itu benar-benar datang.”
Prof Zhao mengatakan bahwa jika teknologi penguraian air dikembangkan lebih lanjut, mungkin suatu hari nanti ada stasiun pengisian bahan bakar hidrogen seperti pompa bensin hari ini di mana Anda dapat pergi dan mengisi mobil sel bahan bakar hidrogen Anda dengan gas hidrogen yang dihasilkan oleh reaksi penuaraian air ini. Pengisian bahan bakar dapat dilakukan dalam hitungan menit dibandingkan dengan mobil listrik bertenaga baterai lithium yang jauh lebih lama.
“Kami berharap penelitian kami dapat digunakan oleh stasiun-stasiun seperti ini untuk membuat hidrogen mereka sendiri dengan menggunakan sumber-sumber yang berkelanjutan seperti air, matahari, dan katalis berbiaya rendah namun efisien seperti ini.”
Di sisi lain, mungkin saja suatu saat nanti kendaraan yang berlalu-lalang di jalan raya cukup menggunakan air.
