Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Lingkungan

Peneliti memanfaatkan listrik terbarukan untuk produksi bahan bakar hidrogen yang tersebar luas dan terdistribusi – ScienceDaily


Peneliti Northwestern University telah mengembangkan metode yang sangat efektif dan ramah lingkungan untuk mengubah amonia menjadi hidrogen. Diuraikan dalam publikasi terbaru di jurnal Joule, teknik baru ini merupakan langkah maju yang besar untuk memungkinkan ekonomi berbahan bakar hidrogen tanpa polusi.

Gagasan menggunakan amonia sebagai pembawa untuk pengiriman hidrogen telah mendapatkan daya tarik dalam beberapa tahun terakhir karena amonia jauh lebih mudah dicairkan daripada hidrogen dan oleh karena itu lebih mudah disimpan dan diangkut. Terobosan teknologi Northwestern mengatasi beberapa hambatan yang ada untuk produksi hidrogen bersih dari amonia.

“Kutukan bagi sel bahan bakar hidrogen adalah kurangnya infrastruktur pengiriman,” kata Sossina Haile, penulis utama studi tersebut. “Sulit dan mahal untuk mengangkut hidrogen, tetapi sistem pengiriman amonia yang ekstensif sudah ada. Ada jalur pipa untuk itu. Kami mengirimkan banyak amonia ke seluruh dunia untuk pupuk. Jika Anda memberi kami amonia, sistem elektrokimia yang kami kembangkan dapat mengubahnya amonia menjadi hidrogen yang bersih dan siap untuk sel bahan bakar di lokasi dalam skala apa pun. “

Haile adalah Profesor Ilmu dan Teknik Material Walter P. Murphy di Sekolah Teknik McCormick Northwestern dengan jabatan tambahan dalam fisika dan kimia terapan. Dia juga adalah wakil direktur di Institut untuk Keberlanjutan dan Energi di seluruh Universitas di Northwestern.

Dalam studi tersebut, Haile dan tim risetnya melaporkan bahwa mereka mampu melakukan konversi amonia-menjadi-hidrogen menggunakan listrik terbarukan daripada energi panas berbahan bakar fosil karena proses tersebut berfungsi pada suhu yang jauh lebih rendah daripada metode tradisional (250 derajat Celcius dibandingkan dengan 500 hingga 600 derajat Celcius). Kedua, teknik baru ini menghasilkan hidrogen murni yang tidak perlu dipisahkan dari amonia yang tidak bereaksi atau produk lainnya. Ketiga, prosesnya efisien karena semua arus listrik yang disuplai ke perangkat secara langsung menghasilkan hidrogen, tanpa kehilangan reaksi parasit. Sebagai keuntungan tambahan, karena hidrogen yang dihasilkan murni, ia dapat langsung diberi tekanan untuk penyimpanan dengan kepadatan tinggi hanya dengan meningkatkan daya listrik.

Untuk menyelesaikan konversi, para peneliti membangun sel elektrokimia unik dengan membran penghantar proton dan mengintegrasikannya dengan katalis pemecah amonia.

“Amonia pertama kali bertemu dengan katalis yang memecahnya menjadi nitrogen dan hidrogen,” kata Haile. “Hidrogen itu segera diubah menjadi proton, yang kemudian secara elektrik didorong melintasi membran penghantar proton di sel elektrokimia kita. Dengan terus-menerus menarik hidrogen, kita mendorong reaksi untuk melangkah lebih jauh daripada yang seharusnya. Ini dikenal sebagai Le Chatelier’s prinsip. Dengan menghilangkan salah satu produk dari reaksi pemisahan amonia – yaitu hidrogen – kita mendorong reaksi ke depan, melebihi apa yang dapat dilakukan sendiri oleh katalis pemecahan amonia. “

Hidrogen yang dihasilkan dari pemisahan amonia kemudian dapat digunakan dalam sel bahan bakar. Seperti baterai, sel bahan bakar menghasilkan tenaga listrik dengan mengubah energi yang dihasilkan oleh reaksi kimia. Tidak seperti baterai, sel bahan bakar dapat menghasilkan listrik selama bahan bakar dipasok, tidak pernah kehilangan daya. Hidrogen adalah bahan bakar bersih yang, jika dikonsumsi dalam sel bahan bakar, menghasilkan air sebagai satu-satunya produk sampingannya. Ini berbeda dengan bahan bakar fosil, yang menghasilkan gas rumah kaca yang mengubah iklim seperti karbon dioksida, metana, dan dinitrogen oksida.

Haile memperkirakan teknologi baru ini bisa sangat transformatif di sektor transportasi. Pada 2018, pergerakan orang dan barang dengan mobil, truk, kereta api, kapal, pesawat terbang, dan kendaraan lain menyumbang 28% emisi gas rumah kaca di AS – lebih dari sektor ekonomi lainnya menurut Badan Perlindungan Lingkungan.

“Kendaraan bertenaga baterai memang bagus, tapi pasti ada pertanyaan tentang jangkauan dan pasokan material,” kata Haile. “Mengubah amonia menjadi hidrogen di tempat dan dalam cara terdistribusi akan memungkinkan Anda untuk berkendara ke stasiun pengisian bahan bakar dan mendapatkan hidrogen bertekanan untuk mobil Anda. Ada juga minat yang meningkat untuk sel bahan bakar hidrogen untuk industri penerbangan karena baterainya sangat berat.”

Haile dan timnya telah membuat kemajuan besar di bidang sel bahan bakar selama bertahun-tahun. Sebagai langkah selanjutnya dalam pekerjaan mereka, mereka mengeksplorasi metode baru untuk menghasilkan amonia dengan cara yang ramah lingkungan.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Northwestern. Asli ditulis oleh Mike McMahon. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP