Bhataramedia.com – Jika Anda memegang dua elektroda ke dalam larutan elektrolit dan menerapkan tegangan yang cukup, gelembung gas hidrogen dan oksigen terbentuk. Jika tegangan ini dihasilkan oleh sinar matahari pada sel surya, maka Anda dapat menyimpan energi matahari dengan menghasilkan gas.Hal ini terjadi karena hidrogen adalah media serbaguna untuk menyimpan dan menggunakan “energi kimia.”

Oleh karena itu tim peneliti di seluruh dunia bekerja keras untuk mengembangkan sistem yang ringkas, kuat dan hemat biaya untuk dapat menyelesaikan tantangan ini. Namun, hal tersebut tidak sesederhana itu karena adanya korosi elektroda, kecuali elektroda yang digunakan terbuat dari bahan yang mahal. Elektroda yang sejauh ini telah digunakan terbuat dari unsur-unsur yang sangat mahal seperti platinum atau campuran platinum-iridium.

Fotokatoda baru dengan beberapa keunggulan

Di bawah proyek “Light2Hydrogen” BMBF Cluster dan program “Solar H2” DFG Priority, tim dari HZB Institute for Solar Fuels, kini telah mengembangkan fotoelektroda baru yang memecahkan masalah masalah tersebut. Fotokatoda bbaru ini terdiri dari kalkopirit (bahan yang digunakan di dalam perangkat sel surya kelas film tipis) yang telah dilapisi dengan film oksida konduktif, titanium dioksida (TiO2).

Karakteristik khususnya adalah film TiO2 berupa polikristalin dan mengandung sejumlah kecil platinum di dalam bentuk nanopartikel. Komposit baru ini menyajikan beberapa sifat khusus. Pertama, menghasilkan fotovoltase hampir 0,5 volt di bawah iluminasi cahaya matahari dan kepadatan photocurrent (arus) yang sangat tinggi hingga 38 mA / cm2. Kedua, bertindak sebagai katalis untuk mempercepat pembentukan hidrogen dan pada akhirnya secara kimiawi terlindungi terhadap korosi.

Meningat TiO2 bersifat transparan, hampir semua cahaya matahari mencapai kalkopirit yang bersifat fotoaktif. Hal inilah yang membuat kepadatan photocurrent dan fotovoltase yang diamati sangat tinggi, dibandingkan dengan pada perangkat sel surya film tipis kelas konvensional.

Resep dan teknologi dari HZB

Resep untuk pelapisan baru dan elegan ini dikembangkan oleh Anahita Azarpira pada perjalanan studi doktoralnya, di dalam tim yang dipimpin oleh Assoc. Prof Thomas Schedel-Niedrig. Dia menggunakan teknik pelapisan uap kimia (sprayed ion-layer gas reaction/Spray-ILGAR) yang dikembangkan dan dipatenkan di HZB Institute for Heterogeneous Material Systems.

Di dalam proses ini, titanium dioksida dan prekursor platinum dilarutkan di dalam etanol dan dikonversi menjadi kabut menggunakan bath ultrasonik. Aerosol yang dihasilkan, diarahkan ke atas substrat yang telah dipanaskan dengan menggunakan aliran gas nitrogen, sehingga menghasilkan film tipis polikristalin pada substrat kalkopirit dari waktu ke waktu dengan tambahan nanopartikel platinum.

Lebih dari 80% cahaya dikonversi

Azarpira dan rekan-rekannya memvariasikan jumlah platinum di dalam larutan prekursor untuk mengoptimalkan sifat dari perangkat baru fotoelektroda komposit tersebut. Sifatnya menjadi optimal dengan proporsi volumetrik sekitar 5% platinum (H2PtCl6) di dalam larutan prekursor.

“Lebih dari 80% sinar matahari yang tampak dikonversi oleh sistem komposit ini menjadi arus listrik yang tersedia untuk generasi hidrogen,” kata Schedel-Niedrig, seperti dilansir Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (12/05/2015).

Hal ini berarti hanya sedikit cahaya yang hilang dan efisiensi kuantum hampir sangat tinggi. Komposit baru ini menunjukkan stabilitas jangka panjang selama lebih dari 25 jam dan memiliki aktivitas fotoelektrokatalitik besar, dari sekitar 690 molekul hidrogen yang diproduksi per detik dan per pusat aktif pada permukaan di bawah pencahayaan.

Kelayakan yang ditunjukkan

Namun, masih ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Saat ini, sebagian besar tegangan yang dibutuhkan antara fotokatoda komposit dan platinum kontra elektroda, sekitar 1,8 volt, masih berasal dari baterai. Oleh karena itu efisiensi dari sinar matahari menjadi hidrogen jelas harus ditingkatkan.

“Tetapi bagaimanapun juga, kami menunjukkan kelayakan sistem fotoelektrokatalitik yang memiliki potensi untuk mengubah energi matahari menjadi hidrogen, yaitu energi kimia untuk penyimpanan. Sebagai konsekuensinya kami telah berhasil mengembangkan dan menguji prototipe untuk produksi hidrogen surya dengan sebuah perusahaan di Schwerin, di bawah proyek Light2Hydrogen,” kata Schedel-Niedrig.

Referensi :

Anahita Azarpira, Michael Lublow, Alexander Steigert, Peter Bogdanoff, Dieter Greiner, Christian A. Kaufmann, Martin Krüger, Ullrich Gernert, Roel van de Krol, Anna Fischer, Thomas Schedel-Niedrig. Efficient and Stable TiO2:Pt-Cu(In,Ga)Se2Composite Photoelectrodes for Visible Light Driven Hydrogen Evolution. Advanced Energy Materials, 2015; DOI: 10.1002/aenm.201402148.

1 KOMENTAR

  1. Daun ini bukan daun pertama yang bisa menirukan proses fotosintesis. Tapi percobaan-percobaan berikutnya menghasilkan daun yang terbuat dari bahan-bahan tidak stabil dan mahal serta tidak tanah lama. Nocera dan tim yang dipimpinnya membuat daun artifisial dari bahan yang tidak mahal dan umum, seperti nikel dan kobalt. Di laboratorium mereka, daun artifisial berukuran kartu remi dapat bertahan selama 45 jam tanpa penurunan kinerja.

Tinggalkan Balasan ke ljubonbaystin.science Batal balasan

Please enter your comment!
Please enter your name here