Elektrolisis air menggunakan sumber energi terbarukan muncul sebagai metode bersih yang menjanjikan untuk produksi hidrogen. Namun, penggunaan air tawar yang biasanya digunakan dalam proses elektrolisis konvensional menjadi kendala di daerah-daerah dengan sumber air bersih yang minim namun sumber air laut yang melimpah, seperti misalnya di daerah pesisir. Oleh karena itu, penting untuk mengembangkan teknologi baru untuk elektrolisis air yang dapat langsung memanfaatkan pasokan air laut yang melimpah.
Selama elektrolisis air laut, reaksi anoda menghasilkan oksigen dari air, gas klorin, dan asam hipoklorit dari ion klorida. Elektroda logam berharga, seperti oksida platinum, oksida ruthenium, dan oksida iridium, yang tidak terpengaruh oleh klorin, umumnya digunakan sebagai elektroda anoda. Meskipun logam berharga tidak diinginkan sebagai elektroda untuk teknologi elektrolisis air laut, logam non-mulia yang sangat reaktif dengan ion klorida, tidak dapat digunakan sebagai anoda yang tahan lama.
Tim peneliti dari Jepang meneliti proses elektrolisis air laut dengan sumber energi terbarukan yakni energi surya menggunakan berbagai logam elektroda. Kelompok peneliti tersebut mengembangkan elektroda paduan yang terdiri dari sembilan elemen logam non-mulia dan melakukan uji degradasi dipercepat, terdiri dari menghidupkan dan mematikan pasokan daya listrik yang pada umumnya menyebabkan degradasi selama operasi sistem elektrolisis air. Hasilnya menunjukkan kinerja anoda yang berkelanjutan selama lebih dari satu dekade ketika ditenagai oleh energi surya dan telah diterbitkan di Chemical Engineering Journal pada 1 Januari 2024.
Anoda yang terbuat dari paduan ini memerlukan tegangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan logam mulia seperti oksida iridium. Namun, anoda tersebut menawarkan elektrolisis air laut langsung tanpa menggunakan air tawar. Anoda paduan logam menunjukkan stabilitas yang mengesankan (hingga 6.000 siklus), bertahan lebih dari 100 jam pada kerapatan arus 100 mA cm−2 dalam larutan elektrolit NaCl 0,5 M. Efisiensi Faraday untuk produksi O2 adalah 42%. Perhitungan melalui teori densitas fungsional mengungkapkan bahwa permukaan teroksidasi (lapisan pasivasi) dari anoda mencegah adsorpsi ion klorin, membantu melindungi situs katalitik yang aktif dan mencegah degradasi katalis. Temuan ini menunjukkan bahwa anoda tanpa logam mulia dapat menjadi alternatif praktis untuk elektrolisis air laut. Selain itu, penggunaan air laut tanpa perlakuan asam atau alkali membuka jalan untuk produksi hidrogen yang lebih aman dan berkelanjutan.
Inovasi ini diharapkan dapat melampaui batasan geografis karena ketersediaan air tawar, sehingga mendorong produksi hidrogen di daerah yang kaya dengan energi terbarukan, seperti daerah pesisir.
Referensi
Fumiya Shiokawa, Aimi Asilah Haji Tajuddin, Tatsuhiko Ohto, Yue Yu, Takeshi Fujita, Hisanori Tanimoto, Zeyu Xi, Samuel Jeong, Yoshikazu Ito. Durable high-entropy non-noble metal anodes for neutral seawater electrolysis. Chemical Engineering Journal, 2024; 479: 147862 DOI: 10.1016/j.cej.2023.147862
Warung Sains Teknologi (Warstek) adalah media SAINS POPULER yang dibuat untuk seluruh masyarakat Indonesia baik kalangan akademisi, masyarakat sipil, atau industri.