Air laut adalah salah satu sumber daya paling melimpah di bumi, dan menawarkan potensi baik sebagai sumber hidrogen – yang diinginkan sebagai sumber energi bersih – dan sebagai air minum di iklim kering. Meskipun teknologi pemisahan air yang mampu menghasilkan hidrogen dari air tawar menjadi lebih efektif, air laut masih tetap menjadi tantangan.

Para peneliti dari Universitas Houston telah melaporkan terobosan signifikan dengan katalis reaksi evolusi oksigen baru yang, dikombinasikan dengan katalis reaksi evolusi hidrogen, mencapai kepadatan arus yang mampu mendukung kebutuhan industri sekaligus memerlukan tegangan yang relatif rendah untuk memulai elektrolisis air laut.

Para peneliti mengatakan perangkat tersebut, yang terbuat dari logam nitrida non-mulia yang murah, berhasil menghindari banyak hambatan yang telah membatasi upaya sebelumnya untuk memproduksi hidrogen atau air minum yang aman dari air laut dengan biaya murah. Pekerjaan ini dijelaskan dalam Nature Communications.

Zhifeng Ren, direktur Pusat Superkonduktivitas Texas di UH dan penulis makalah tersebut, mengatakan kendala utama adalah kurangnya katalis yang dapat secara efektif memecah air laut untuk menghasilkan hidrogen tanpa juga melepaskan ion natrium, klorin, kalsium. dan komponen air laut lainnya, yang setelah dibebaskan dapat menempel pada katalis dan menjadikannya tidak aktif. Ion klor sangat bermasalah, sebagian karena klor memerlukan voltase yang sedikit lebih tinggi untuk melepaskannya daripada yang diperlukan untuk membebaskan hidrogen.

Para peneliti menguji katalis tersebut dengan air laut yang diambil dari Teluk Galveston di lepas pantai Texas. Ren, MD Anderson Ketua Profesor Fisika di UH, mengatakan pihaknya juga akan bekerja dengan air limbah, menyediakan sumber hidrogen lain dari air yang tidak dapat digunakan tanpa pengolahan yang mahal.

“Kebanyakan orang menggunakan air tawar bersih untuk menghasilkan hidrogen melalui pemisahan air,” katanya. “Tetapi ketersediaan air bersih bersih terbatas.”

Untuk mengatasi tantangan tersebut, para peneliti merancang dan mensintesis katalis reaksi evolusi oksigen cangkang inti tiga dimensi menggunakan logam transisi-nitrida, dengan nanopartikel yang terbuat dari senyawa nikel-besi-nitrida dan nanorod nikel-molibdenum-nitrida pada busa nikel berpori.

Penulis pertama Luo Yu, seorang peneliti pascadoktoral di UH yang juga berafiliasi dengan Central China Normal University, mengatakan katalis reaksi evolusi oksigen baru dipasangkan dengan katalis reaksi evolusi hidrogen nanorod nikel-molibdenum-nitrida yang dilaporkan sebelumnya.

Katalis diintegrasikan ke dalam elektroliser alkali dua elektroda, yang dapat ditenagai oleh panas buangan melalui perangkat termoelektrik atau baterai AA.

Tegangan sel yang diperlukan untuk menghasilkan rapat arus 100 miliampere per sentimeter persegi (ukuran rapat arus, atau mA cm-2) berkisar antara 1,564 V hingga 1,581 V.

Tegangannya signifikan, kata Yu, karena meskipun diperlukan tegangan minimal 1,23 V untuk menghasilkan hidrogen, klorin dihasilkan pada tegangan 1,73 V, yang berarti perangkat harus mampu menghasilkan tingkat kerapatan arus yang berarti dengan tegangan. antara kedua tingkat tersebut.

Selain Ren dan Yu, peneliti di makalah ini termasuk Qing Zhu, Shaowei Song, Brian McElhennyy, Dezhi Wang, Chunzheng Wu, Zhaojun Qin, Jiming Bao dan Shuo Chen, semuanya dari UH; dan Ying Yu dari Universitas Normal Tiongkok Tengah.

Dapatkan berita sains terkini dengan buletin email gratis ScienceDaily, yang diperbarui setiap hari dan mingguan. Atau lihat umpan berita yang diperbarui setiap jam di pembaca RSS Anda:

Beri tahu kami pendapat Anda tentang ScienceDaily — kami menerima komentar positif dan negatif. Ada masalah dalam menggunakan situs ini? Pertanyaan?