Lompatan Teknologi Penyimpanan Gas Hidrogen

Menjalankan mobil dengan fuel cell (alat pembangkit listrik dari reaksi kimia) berbahan bakar hidrogen mungkin akan menjadi sangat umum di masa mendatang. Tetapi untuk saat ini, teknologi tersebut masih berupa konsep di atas kertas. Hal itu dikarenakan keterbatasan teknologi penyimpanan gas hidrogen dalam jumlah besar yang aman dan praktis yang dapat dibawa oleh kendaraan. (Penyimpanan dengan tekanan tinggi dalam tabung dinilai tidak aman sehingga salah satu jalan keluarnya adalah dengan menyimpan hidrogen pada bahan penjerap khusus yang beroperasi pada tekanan rendah).

Tiga jurnal yang dipublikasikan dalam Journal of the American Chemical Society melaporkan suatu lompatan besar dalam penyimpanan hidrogen berupa pembuktian mengenai kuatnya perekatan H2 pada permukaan terbuka atom logam dalam struktur logam-organik nanoporous (bahan berpori dengan ukuran pori nanometer) yang disebut MOF (Metal-Organic Framework). Kemampuan dari H2 untuk melekat pada atom logam dengan baik memungkinkan molekul hidrogen dapat tersusun lebih padat yang diharapkan dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan dibandingkan dengan penyerapan hidrogen pada material penjerap non-logam yang dikembangkan sebelumnya.

Sumber: Cameron Kepert

Hasil simulasi dari susunan molekul hidrogen (digambarkan dengan bola-bola) yang memenuhi permukaan penjerapan pada MOF dari tembaga.

Jeffry R Long dari Universitas California, Berkeley dan timnya telah berhasil mensintesa Mangan Benzentristetrazolat MOF dengan kapasitas penyimpanan H2 sekitar 6,9 % berat atau 60g/L pada suhu 77 K dan tekanan 90 bar (J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16876). Kapasitas ini merupakan kapasitas terbesar saat ini untuk bahan MOF dan merupakan bahan yang pertama kali melampaui kapasitas yang ditargetkan oleh Departemen Energi Amerika Serikat yang mencanangkan pada tahun 2010 dapat menyimpan hidrogen dengan kapasitas 6.0 % dan 45 g/L (J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16876).

Sementara itu Cameron J Kepert dari Universitas Sydney Australia dan timnya telah mengembangkan tembaga bensentrikaboksilat MOF, kemudian dengan alat neutron powder diffraction mereka mempelajari penjerapan deuterium (D2) pada bahan tersebut (J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15578). Data percobaan mengungkapkan ada enam lokasi penjerapan terpisah dari D2 dalam struktur MOF, yang pertama terisi adalah lokasi sekitar atom tembaga, kemudian diikuti dengan lokasi sekitar atom non-logam berpori pori kecil, kemudian barulah lokasi berpori besar. Studi ini kata Kepert berhasil mengungkapkan bagaimana langkah tahapan pemasukan D2 kedalam struktur MOF yang diilustrasikan dalam gambar di atas yang membuktikan adanya atom logam dapat menguntungkan penjerapan molekul gas.

Sebenarnya, kekurangan dari penyimpanan H2 dalam struktur MOF adalah lemahnya interaksi atau tarik - menarik antara H2 dengan dinding pori dari MOF. Sehingga para peneliti sekarang berusaha untuk mengatasinya dengan dua cara untuk memperbesar kapasitas penyimpanan yaitu dengan menambah luas permukaan penjerapan dalam MOF atau dengan cara seperti yang dilakukan peneliti diatas yaitu meperkuat pelekatan dari H2 sehingga semakin banyak molekul gas yang bisa disimpan.

Disadur dari: http://pubs.acs.org/

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar