Penelitian Katalis Non Logam Mulia: Eksplorasi Menuju Energi Terbarukan yang Ekonomis

Pencarian teknologi konversi energi yang berkelanjutan dan terjangkau telah menyoroti pentingnya reaksi reduksi oksigen dan evolusi oksigen. Proses-proses ini sangat penting untuk efisiensi perangkat seperti sel bahan bakar dan elektroliser, tetapi secara tradisional mengandalkan logam mulia yang mahal sebagai katalis.

blank

Pencarian teknologi konversi energi yang berkelanjutan dan terjangkau telah menyoroti pentingnya reaksi reduksi oksigen dan evolusi oksigen. Evolusi oksigen adalah proses di mana oksigen dihasilkan melalui reaksi kimia tertentu, terutama dalam konteks kimia elektrokimia. Proses ini sering terjadi dalam berbagai aplikasi, termasuk elektrolisis air untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen, serta dalam sel bahan bakar di mana oksigen diperlukan sebagai salah satu reagen untuk menghasilkan energi. Proses-proses tersebut sangat penting untuk efisiensi perangkat penghasil energi seperti sel bahan bakar dan elektroliser, namun dalam praktiknya mengandalkan logam mulia yang mahal sebagai katalis. Ketergantungan tersebut menyebabkan hambatan signifikan terhadap adopsi yang lebih luas dan skalabilitas.

Berbagai katalis yang digunakan dalam reaksi kimia yang menghasilkan energi
Berbagai metode katalis yang digunakan dalam reaksi kimia yang menghasilkan energi

Dalam sebuah review atau tinjauan yang dipublikasikan dalam jurnal eScience, sebuah tim peneliti dari Technische Universität Dresden Jerman telah meninjau kemajuan utama dalam menciptakan elektrokatalis yang efektif dan terjangkau tanpa menggunakan logam mulia untuk elektrokatalisis oksigen dalam elektrolit alkalin. Tinjauan tersebut memberikan analisis mendalam tentang katalis bebas logam mulia, dengan fokus pada tiga kategori utama: senyawa logam transisi, katalis atom tunggal, dan opsi sepenuhnya bebas logam. Tim peneliti menggunakan beberapa strategi inovatif untuk meningkatkan efektivitas ketiga kategori katalis tersebut untuk elektrokatalisis oksigen, yang sangat penting untuk teknologi konversi energi.

Untuk meningkatkan kinerja katalis dalam proses reduksi dan evolusi oksigen, beberapa teknik telah digunakan. Salah satunya adalah dengan menyisipkan atom-atom yang berbeda ke dalam struktur katalis, yang disebut doping heteroatom. Teknik lain melibatkan pembuatan kekosongan dalam struktur materi dengan menghilangkan atom-atom tertentu. Selain itu, induksi regangan digunakan untuk mengubah sifat-sifat elektronik katalis. Pendekatan-pendekatan ini bertujuan untuk meningkatkan sifat fisiko-kimia katalis, sehingga kinerjanya dalam reaksi reduksi dan evolusi oksigen dapat ditingkatkan secara signifikan.

Penelitian yang diterbitkan di jurnal eScience tersebut, menegaskan potensi material bebas logam mulia dalam menggantikan logam mulia yang mahal dan langka yang biasanya digunakan dalam katalis, menyoroti jalan menuju perangkat konversi energi yang lebih terjangkau dan berkelanjutan.

Selain mengeksplorasi peningkatan dalam elektrokatalisis oksigen melalui regulasi struktur elektronik bahan non-mulia, sebuah studi terbaru yang dipublikasikan dalam jurnal yang sama oleh para peneliti dari University of Technology Sydney dan Fujian Institute of Research on the Structure of Matter, Chinese Academy of Sciences telah membuat kemajuan signifikan dalam material untuk konversi energi dan penyimpanan. Tim ilmuwan tersebut telah memperkenalkan metode untuk mensintesis nanomaterial yang berasal dari kerangka logam-organik, Metal-Organic Framework (MOF), yang secara signifikan meningkatkan efisiensi oksidasi air dan reformasi etilen glikol selektif. Hal tersebut menandai kemajuan yang signifikan dalam bidang produksi energi yang berkelanjutan.

Proses menghasilkan energi tanpa menggunakan katalis logam mulia
Proses menghasilkan energi tanpa menggunakan katalis logam mulia

Studi-studi tersebut memperkenalkan material dan teknik inovatif untuk meningkatkan efisiensi proses seperti elektrolisis air untuk produksi hidrogen, berkontribusi pada evolusi teknologi konversi dan penyimpanan energi. Upaya-upaya ini sejalan dengan tujuan lebih luas untuk mengembangkan alternatif energi yang hemat biaya, efisien, dan ramah lingkungan untuk sumber energi konvensional, dengan demikian mendukung transisi global menuju sumber energi terbarukan.

Referensi:

[1] https://phys.org/news/2024-02-eco-friendly-catalyst-materials-explores.html diakses pada 23 Maret 2023

[2] Xia Wang et al, Electronic structure regulation of noble metal-free materials toward alkaline oxygen electrocatalysis, eScience (2023). DOI: 10.1016/j.esci.2023.100141

[3] Minghong Huang et al, Controlled synthesis of MOF-derived hollow and yolk–shell nanocages for improved water oxidation and selective ethylene glycol reformation, eScience (2023). DOI: 10.1016/j.esci.2023.100118

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *