Menemukan Cara yang Lebih Baik Untuk Mendapatkan Bahan Bakar Hidrogen Dari Air

hidrogen dari water9 9

Dengan pembangkit tenaga hidrogen di California, Sebuah mobil konsumen Jepang yang baru serta sel bahan bakar hidrogen portabel Untuk elektronik, hidrogen sebagai sumber bahan bakar nol emisi kini akhirnya menjadi kenyataan bagi konsumen rata-rata. Bila dikombinasikan dengan oksigen di hadapan a katalisator, hidrogen mengeluarkan energi dan ikatan dengan oksigen untuk membentuk air.

The dua kesulitan utama mencegah kita memiliki kekuatan hidrogen segala sesuatu yang kita miliki penyimpanan dan produksi. Saat ini, produksi hidrogen itu intensif energi dan mahal. Biasanya, produksi industri hidrogen membutuhkan suhu tinggi, fasilitas besar dan sejumlah besar energi. Sebenarnya, itu biasanya berasal dari bahan bakar fosil seperti gas alam - dan karena itu sebenarnya bukan sumber bahan bakar nol emisi. Membuat proses lebih murah, efisien dan berkelanjutan akan berjalan jauh untuk membuat hidrogen menjadi bahan bakar yang lebih umum digunakan.

Sumber hidrogen yang bagus - dan melimpah adalah air. Tapi secara kimiawi, itu memerlukan pembalikan reaksi di mana hidrogen melepaskan energi saat dikombinasikan dengan bahan kimia lainnya. Itu berarti kita harus memasukkan energi ke dalam senyawa, untuk mengeluarkan hidrogen. Memaksimalkan efisiensi proses ini akan menjadi kemajuan yang signifikan menuju masa depan energi bersih.

Salah satu metode melibatkan pencampuran air dengan bahan kimia yang membantu, katalis, untuk mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk memutus hubungan antara atom hidrogen dan oksigen. Ada beberapa katalis yang menjanjikan untuk pembangkit hidrogen, termasuk molibdenum sulfida, graphene dan kadmium sulfat. Penelitian saya berfokus pada modifikasi sifat molibdenum sulfida molekdenum untuk membuat reaksi menjadi lebih efektif dan efisien.

Membuat hidrogen

Hidrogen adalah Elemen paling melimpah di alam semesta, tapi jarang tersedia sebagai hidrogen murni. Sebaliknya, ia menggabungkan dengan unsur-unsur lain untuk membentuk banyak bahan kimia dan senyawa, seperti pelarut organik seperti metanol, dan protein dalam tubuh manusia. Bentuknya yang murni, H₂, bisa digunakan sebagai bahan bakar yang bisa diangkut dan efisien.

Ada beberapa cara untuk menghasilkan hidrogen untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar. Elektrolisis menggunakan listrik untuk memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Steam methane reforming dimulai dengan metana (empat atom hidrogen terikat pada atom karbon) dan memanaskannya, memisahkan hidrogen dari karbon. Metode intensif energi ini biasanya bagaimana industri menghasilkan hidrogen yang digunakan dalam hal-hal seperti memproduksi amonia atau penyulingan minyak.

Metode yang saya fokuskan adalah pemisahan air fotokatalitik. Dengan bantuan katalis, jumlah energi yang dibutuhkan untuk "membagi" air menjadi hidrogen dan oksigen dapat disediakan oleh cahaya sumber melimpah lainnya. Saat terkena cahaya, campuran air dan katalis yang tepat menghasilkan oksigen dan hidrogen. Hal ini sangat menarik bagi industri karena kemudian memungkinkan kita untuk menggunakan air sebagai sumber hidrogen daripada bahan bakar fosil yang kotor.

Memahami katalisator

Sama seperti tidak setiap dua orang memulai percakapan jika mereka berada di lift yang sama, beberapa interaksi kimia tidak terjadi hanya karena kedua bahan tersebut diperkenalkan. Molekul air dapat dipecah menjadi hidrogen dan oksigen dengan penambahan energi, namun jumlah energi yang dibutuhkan akan lebih dari yang akan dihasilkan sebagai hasil reaksi.

Terkadang dibutuhkan pihak ketiga untuk menyelesaikan sesuatu. Dalam kimia, itu disebut katalis. Secara kimia, katalis menurunkan jumlah energi yang dibutuhkan untuk dua senyawa untuk bereaksi. Beberapa katalis hanya berfungsi bila terkena cahaya. Senyawa ini, seperti titanium dioksida, adalah disebut photocatalysts.

Dengan fotokatalis dalam campuran, energi yang diperlukan untuk memisahkan tetesan air secara signifikan, sehingga usaha tersebut mendapatkan keuntungan energi pada akhir proses. Kita bisa membuat pemisahan menjadi lebih efisien dengan menambahkan zat lain, dalam peran yang disebut co-catalyst. Ko-katalis dalam pembangkit hidrogen mengubah struktur reaksi elektronik, membuatnya lebih efektif dalam menghasilkan hidrogen.


 Dapatkan Terbaru Dengan Email

Majalah Mingguan Inspirasi Harian

Sejauh ini, tidak ada sistem komersial untuk memproduksi hidrogen dengan cara ini. Hal ini sebagian karena biaya. Katalis dan katalisator terbaik yang kami temukan efisien dalam membantu reaksi kimia, namun sangat mahal. Misalnya, kombinasi menjanjikan pertama, titanium dioksida dan platinum, ditemukan di 1972. Platinum, bagaimanapun, adalah logam yang sangat mahal (lebih dari US $ 1,000 per ons). Bahkan renium, katalis lain yang berguna, harganya sekitar $ 70 per ounce. Logam seperti ini sangat langka di kerak bumi yang membuat ini terjadi tidak cocok untuk aplikasi berskala besar meskipun ada proses yang sedang dikembangkan daur ulang bahan-bahan ini.

Menemukan katalis baru

Ada banyak persyaratan untuk katalis yang baik, seperti dapat didaur ulang dan mampu menahan panas dan tekanan yang terlibat dalam reaksi. Tapi sama pentingnya adalah seberapa umum materi itu, karena katalis yang paling melimpah adalah yang termurah.

Salah satu bahan terbaru dan paling menjanjikan adalah molibdenum sulfida, MoS₂. Karena terbuat dari unsur molibdenum dan belerang - keduanya relatif umum di Bumi - ini jauh lebih murah daripada katalis tradisional lainnya, baik di bawah satu dolar per ons. Ini juga memiliki sifat elektronik dan atribut lainnya yang benar.

Sebelum 1990s terlambat, peneliti telah menemukan bahwa molibdenum sulfida tidak terlalu efektif untuk mengubah air menjadi hidrogen. Tapi itu karena para periset menggunakan potongan mineral yang tebal, intinya bentuknya saat ditambang dari tanah. Hari ini, bagaimanapun, kita bisa menggunakan proses seperti deposisi uap kimia or proses berbasis solusi untuk menciptakan lebih banyak kristal tipis MoS₂ - bahkan sampai ketebalan molekul tunggal - yang jauh lebih efisien dalam mengekstraksi hidrogen dari air.

Membuat proses lebih baik lagi

Molibdenum sulfida dapat dibuat lebih efektif lagi dengan memanipulasi sifat fisik dan elektrikalnya. Proses yang dikenal sebagai "perubahan fasa" membuat lebih banyak zat tersedia untuk berpartisipasi dalam reaksi penghasil hidrogen.

Bila molibdenum sulfida membentuk kristal, atom dan molekul di bagian luar massa padat siap menerima atau menyumbangkan elektron ke air Saat tereksitasi oleh cahaya untuk mendorong terciptanya hidrogen. Biasanya, molekul MoS di bagian dalam struktur tidak akan menyumbangkan atau menerima elektron seefisien situs tepi, dan jadi tidak bisa banyak membantu dengan reaksinya.

Tapi menambahkan energi ke MoS₂ oleh Membombardirnya dengan elektron, atau meningkatkan tekanan di sekitarnya, menyebabkan apa yang disebut "perubahan fase"Terjadi. Perubahan fasa ini bukanlah yang Anda pelajari dalam kimia dasar (melibatkan satu bentuk pengambilan zat dari gas, cair atau padat) melainkan sedikit perubahan struktural dalam pengaturan molekuler yang mengubah MoS₂ dari semikonduktor menjadi logam.

Akibatnya, sifat listrik molekul di dalam menjadi tersedia untuk reaksi juga. Hal ini membuat jumlah katalis yang sama potensial 600 kali lebih efektif dalam reaksi evolusi hidrogen.

Jika metode di balik terobosan semacam ini dapat disempurnakan, maka kita mungkin akan menjadi langkah besar untuk membuat produksi hidrogen lebih murah dan lebih efisien, yang pada gilirannya akan menggerakkan kita menuju masa depan yang didukung oleh energi terbarukan yang benar-benar bersih.

Tentang Penulis

Peter Byrley, Ph.D. Kandidat Teknik Kimia, Universitas California, Riverside

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon

 

Anda Mungkin Juga Suka

ikuti InnerSelf di

ikon facebookikon twitterikon youtubeikon instagramikon pintrestikon rss

 Dapatkan Terbaru Dengan Email

Majalah Mingguan Inspirasi Harian

BAHASA YANG TERSEDIA

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

INNERSELF VOICES

sekelompok individu multi-rasial berdiri untuk foto grup
Tujuh Cara Anda Dapat Menunjukkan Rasa Hormat kepada Tim Anda yang Beragam (Video)
by Kelly McDonald
Rasa hormat sangat berarti, tetapi tidak ada biaya untuk memberi. Berikut adalah cara Anda dapat mendemonstrasikan (dan…
gajah berjalan di depan matahari terbenam
Ikhtisar Astrologi dan Horoskop: 16 - 22 Mei 2022
by Pam Younghans
Jurnal astrologi mingguan ini didasarkan pada pengaruh planet, dan menawarkan perspektif dan…
foto Leo Buscaglia dari sampul bukunya: Living, Loving and Learning
Bagaimana Mengubah Hidup Seseorang dalam Beberapa Detik
by Joyce Vissell
Hidup saya berubah secara dramatis ketika seseorang mengambil detik itu untuk menunjukkan kecantikan saya.
foto gabungan dari gerhana bulan total
Ikhtisar Astrologi dan Horoskop: 9 - 15 Mei 2022
by Pam Younghans
Jurnal astrologi mingguan ini didasarkan pada pengaruh planet, dan menawarkan perspektif dan…
05 08 mengembangkan pemikiran welas asih 2593344 selesai
Mengembangkan Pemikiran Welas Asih Terhadap Diri Sendiri dan Orang Lain
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Ketika orang berbicara tentang welas asih, mereka kebanyakan mengacu pada welas asih terhadap orang lain... untuk...
seorang pria menulis surat
Menulis Kebenaran dan Membiarkan Emosi Mengalir
by Barbara Berger
Menuliskan sesuatu adalah cara yang baik untuk melatih pengungkapan kebenaran.
pasangan muda, mengenakan topeng pelindung, berdiri di jembatan
Jembatan Penyembuhan: Virus Corona yang Terhormat...
by Laura Aversano
Pandemi virus corona mewakili arus di bidang realitas fisik dan psikis kita yang…
siluet seseorang yang duduk di depan kata-kata seperti welas asih, perhatian, menerima, dll.
Inspirasi Harian: 6 Mei 2022
by Marie T, Russell, InnerSelf.com
Guru macam apa yang hidup di kepala Anda?
Women Bangkit: Terlihat, Didengarkan, dan Ambil Tindakan
Women Bangkit: Terlihat, Didengarkan, dan Ambil Tindakan
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Saya menyebut artikel ini "Perempuan Bangkit: Dilihat, Didengar, dan Bertindak", dan sementara saya merujuk…
Sindrom Kehamilan Anak Anjing: Rahasia Si Penyihir
Sindrom Kehamilan Anak Anjing: Rahasia Si Penyihir
by Alan Cohen
Dinamika di balik Sindrom Kehamilan Anak Anjing menggambarkan apa yang digambarkan A Course in Miracles sebagai…
Visi yang jelas pada tahun 2020
2020 adalah Tahun Visi Jelas
by Alan Cohen
Sejak usia dini kami diajari untuk fokus pada perbedaan, memberi label segalanya, memberi peringkat pada orang dan objek ...

PALING BACA

05 08 mengembangkan pemikiran welas asih 2593344 selesai
Mengembangkan Pemikiran Welas Asih Terhadap Diri Sendiri dan Orang Lain (Video)
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Ketika orang berbicara tentang welas asih, mereka kebanyakan mengacu pada welas asih terhadap orang lain... untuk...
belanja saat tuhan mencintaimu 4 8
Bagaimana Merasa Dicintai oleh Tuhan Memotong Pengeluaran Perbaikan Diri
by Duke University
Orang Kristen yang spiritual atau religius cenderung tidak membeli produk pengembangan diri…
05 08 mengembangkan pemikiran welas asih 2593344 selesai
Mengembangkan Pemikiran Welas Asih Terhadap Diri Sendiri dan Orang Lain
by Marie T. Russell, InnerSelf.com
Ketika orang berbicara tentang welas asih, mereka kebanyakan mengacu pada welas asih terhadap orang lain... untuk...
bran materi abu-abu dan putih 4 7
Memahami Materi Abu-abu dan Putih Otak
by Christopher Filley, Universitas Colorado
Otak manusia adalah organ seberat tiga pon yang sebagian besar masih merupakan teka-teki. Tapi kebanyakan orang pernah mendengar…
mata memprediksi kesehatan 4 9
Apa yang Diungkapkan Mata Anda Tentang Kesehatan Anda
by Barbara Pierscionek, Universitas Anglia Ruskin
Para ilmuwan di University of California, San Diego, telah mengembangkan aplikasi smartphone yang dapat…
seorang pria menulis surat
Menulis Kebenaran dan Membiarkan Emosi Mengalir
by Barbara Berger
Menuliskan sesuatu adalah cara yang baik untuk melatih pengungkapan kebenaran.
gambar kaki telanjang seseorang berdiri di atas rumput
Praktik untuk Membumi dan Mengklaim Kembali Koneksi Anda dengan Alam
by Jovanka Ciares
Kita semua memiliki hubungan ini dengan alam dan seluruh dunia: dengan bumi, dengan air, dengan udara, dan dengan…
foto Leo Buscaglia dari sampul bukunya: Living, Loving and Learning
Bagaimana Mengubah Hidup Seseorang dalam Beberapa Detik
by Joyce Vissell
Hidup saya berubah secara dramatis ketika seseorang mengambil detik itu untuk menunjukkan kecantikan saya.

Sikap Baru - Kemungkinan Baru

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Innerself Pasar
Copyright © 1985 - 2021 Innerself Publikasi. Seluruh hak cipta.