Language
Country/Area
No result found
Keajaiban tanpa katalis logam mulia: Bagaimana elektrolisis AEM mencapai produksi hidrogen yang hemat biaya?
Seiring meningkatnya permintaan global akan energi terbarukan, potensi hidrogen sebagai sumber energi bersih telah menarik banyak perhatian. Namun, metode produksi hidrogen tradisional sering kali memerlukan katalis logam mulia berbiaya tinggi, yang sampai batas tertentu membatasi penerapan hidrogen secara luas. Baru-baru ini, munculnya teknologi elektrolisis membran pertukaran anion (AEM) telah membuka jalur baru dan hemat biaya untuk produksi hidrogen.
Elektrolisis AEM adalah teknologi yang menggunakan membran semipermeabel untuk mengalirkan ion hidroksida (OH−) guna melakukan elektrolisis air.
Keunggulan Teknis
Keunggulan terbesar elektrolisis AEM adalah dapat memanfaatkan katalis logam transisi berbiaya rendah sebagai pengganti katalis logam mulia yang mahal. Hal ini berbeda dengan elektrolisis membran pertukaran proton (PEM), yang mengandalkan logam langka seperti platinum dan rutenium sebagai katalisnya, sehingga teknologi PEM tidak layak secara ekonomi. Misalnya, elektroliser PEM 100 MW diperkirakan memerlukan 150 kg rutenium, yang akan menghasilkan biaya sekitar $7 juta.
Elektroliser AEM dapat dioperasikan dalam air murni atau larutan yang sedikit basa (seperti 0,1-1M KOH/NaOH), yang mengurangi risiko kebocoran.
Dibandingkan dengan teknologi elektrolisis air alkali (AWE) tradisional, elektrolisis AEM memiliki fleksibilitas yang lebih tinggi dan meningkatkan pemanfaatan katalis. Laporan tersebut menyatakan bahwa persyaratan tegangan untuk elektroliser AEM saat beroperasi pada pasokan air murni tanpa katalis logam mulia adalah 1,8 volt, sementara hanya 1,57 volt yang diperlukan saat menggunakan larutan KOH 1M. Ini menunjukkan bahwa elektroliser AEM memiliki kinerja efisiensi energi yang baik.
Tantangan Saat Ini
Meskipun teknologi elektrolisis AEM menunjukkan potensi yang besar, teknologi ini masih menghadapi beberapa tantangan, terutama dalam hal ketahanan. Melalui survei literatur, ditemukan bahwa ketahanan elektroliser AEM saat ini tanpa katalis logam mulia sebagian besar terkonsentrasi antara 2000 jam dan 7000 jam. Hal ini relatif tidak memadai dibandingkan dengan masa pakai elektroliser PEM yang mencapai 20.000 hingga 80.000 jam.
Teknologi elektrolisis AEM masih dalam tahap awal penelitian dan pengembangan serta masih kurang literatur dibandingkan dengan teknologi elektrolisis PEM komersial.
Selain masalah ketahanan, stabilitas kimia AEM juga menjadi perhatian karena sangat sensitif terhadap serangan ion hidroksida. Oleh karena itu, penelitian di masa mendatang perlu memperkuat peningkatan bahan membran dan mencari desain AQE yang meningkatkan konduktivitas dan ketahanan suhu tinggi.
Prinsip Ilmiah
Proses reaksi dalam elektrolisis AEM sama rumitnya. Reaksi evolusi oksigen (OER) membutuhkan empat elektron untuk menghasilkan satu molekul oksigen. Proses multi-langkah dari reaksi ini menghasilkan penghalang energi yang tinggi, yang pada gilirannya meningkatkan tegangan lebih yang diperlukan untuk reaksi tersebut. Selain itu, kinetika reaksi evolusi hidrogen (HER) lebih lambat dalam larutan alkali daripada dalam larutan asam karena keterlibatan langkah disosiasi proton tambahan dalam lingkungan alkali.
Prospek Masa Depan
Penerapan teknologi elektrolisis AEM yang berhasil tidak hanya membutuhkan pengembangan material yang lebih baik, tetapi juga kolaborasi dalam industri untuk mengatasi tantangan saat ini. Dalam proses ini, menemukan katalis yang sesuai dan meningkatkan daya tahan dan stabilitas membran akan menjadi faktor kunci.
Mempromosikan teknologi produksi hidrogen berbiaya rendah dan efisiensi tinggi akan menjadi inti dari pengembangan energi berkelanjutan di masa depan.
Dengan inovasi berkelanjutan dalam teknologi produksi hidrogen, dapatkah kita mengandalkan teknologi elektrolisis AEM untuk membentuk kembali lanskap energi global?
