Language
Country/Area
No result found
Dari laboratorium ilmiah hingga aplikasi industri: Apa dampak terobosan dalam teknologi elektrolisis AEM?
Seiring dengan semakin gencarnya dunia dalam mengejar energi terbarukan, penerapan energi hidrogen semakin mendapat perhatian. Dalam proses pembangkitan energi hidrogen, teknologi elektrolisis AEM (membran pertukaran anion) telah menarik perhatian luas dari komunitas ilmiah dan industri. Teknologi elektrolisis AEM, dengan mode reaksinya yang unik dan biaya yang relatif rendah, memperluas skenario penerapan potensialnya ke aplikasi industri yang lebih umum.
Inti dari teknologi elektrolisis AEM adalah membran pertukaran anion, yang dapat menghantarkan ion hidroksida (OH−) dan secara efektif mengisolasi produk di antara elektroda, sehingga menghasilkan isolasi listrik. Tidak seperti membran pertukaran proton (PEM) konvensional, AEM dapat menggunakan katalis logam transisi berbiaya rendah alih-alih mengandalkan katalis logam mulia yang mahal seperti platinum atau germanium.
Teknologi elektrolisis AEM tidak hanya mengurangi biaya produksi, tetapi juga memberikan efisiensi elektrolisis yang unggul.
Keunggulan dan Tantangan
KeunggulanKeunggulan utama teknologi elektrolisis AEM adalah menggabungkan kekuatan elektrolisis air alkali dan elektrolisis membran pertukaran proton. Dalam lingkungan alkali, penggunaan katalis logam nonmulia seperti Ni dan Fe dapat mengurangi biaya secara signifikan. Selain itu, teknologi elektrolisis AEM beroperasi dalam air yang relatif murni atau larutan yang sedikit basa, yang mengurangi risiko kebocoran. Selain itu, laporan penelitian telah menunjukkan bahwa tanpa adanya katalis logam mulia, tegangan operasi sistem elektrolisis AEM secara signifikan lebih rendah daripada teknologi elektrolisis lainnya, yang meningkatkan kelayakannya untuk aplikasi industri.
Selain itu, AEM dirancang untuk mempertahankan kelebihan persilangan hidrogen kurang dari 0,4% selama operasi. Ini berarti cenderung lebih aman, mengurangi risiko ledakan yang disebabkan oleh pencampuran gas yang tidak disengaja.
Dibandingkan dengan membran pertukaran proton tradisional, proses produksi AEM ramah lingkungan, lebih murah, dan tidak memerlukan penggunaan bahan kimia beracun.
Tantangan
Meskipun teknologi elektrolisis AEM telah menunjukkan potensi pengembangan yang baik, teknologi ini masih menghadapi banyak tantangan. Saat ini, AEM masih dalam tahap penelitian dan pengembangan, dan dibandingkan dengan teknologi elektrolisis air alkali yang matang, literatur yang tersedia relatif langka. Pada peralatan elektrolisis AEM kelas konsumen, daya tahan membran sangat menonjol. Masa pakai banyak perangkat sulit untuk melebihi 2.000 jam, sedangkan masa pakai PEM bisa mencapai 20.000 hingga 80.000 jam.
Karena daya tahan membran AEM di atas 60°C buruk, pengembangan membran yang dapat beroperasi di lingkungan pH tinggi dan suhu tinggi dan sedang merupakan salah satu fokus penelitian di masa mendatang. Cara meningkatkan konduktivitas ionik dan ketahanan membran akan menjadi kunci penting untuk penerapan AEM dalam skala besar.
Prinsip Ilmiah
Reaksi inti teknologi AEM meliputi pembentukan oksigen dan hidrogen, yang perlu dibangun berdasarkan basis katalis yang efektif. Proses reaksi pembentukan oksigen relatif rumit dan memerlukan partisipasi beberapa ion hidroksida dan elektron. Oleh karena itu, karena banyaknya langkah reaksi dan hambatan energi yang tinggi, efisiensi keseluruhannya terbatas.
Peningkatan efisiensi katalis akan menjadi aspek penting dalam peningkatan kinerja elektrolisis AEM di masa mendatang.
Perakitan Elektroda Membran
Desain rakitan elektroda membran sangat penting untuk efektivitas elektrolisis AEM. Komponen-komponen ini biasanya terdiri dari lapisan katalis anoda dan katoda dengan lapisan membran di antaranya. Desain lapisan katalis dan pemilihan material memainkan peran kunci dalam meningkatkan efisiensi elektrolisis. Material umum meliputi nikel dan titanium, yang memberikan dukungan stabil bagi katalis.
Kesimpulan
Secara keseluruhan, teknologi elektrolisis AEM memberikan keuntungan signifikan dalam mengurangi biaya, meningkatkan efisiensi, dan keamanan. Namun, teknologi ini masih menghadapi tantangan dalam hal daya tahan dan kematangan teknologi. Jika kendala ini dapat diatasi, teknologi AEM akan memiliki potensi yang lebih besar dalam produksi dan penerapan energi hidrogen. Di masa mendatang, dapatkah teknologi elektrolisis AEM digunakan secara luas dalam berbagai skenario industri dan dapatkah teknologi ini berkontribusi pada transformasi energi terbarukan global?
