Nano-Chocolates yang Menyimpan Hydrogen Sebagai Inovatif Untuk Pembawa Energi Masa Depan
Pendekatan inovatif yang dilakukan dapat mengubah nanopartikel menjadi reservoir sederhana untuk menyimpan hidrogen. Gas yang sangat mudah menguap dianggap sebagai pembawa energi yang menjanjikan untuk masa depan, yang dapat menyediakan bahan bakar ramah lingkungan untuk pesawat terbang, kapal dan truk, selain itu juga memungkinkan produksi baja dan semen yang ramah lingkungan tergantung pada bagaimana gas hidrogen dihasilkan. Namun, menyimpan hidrogen itu sangat mahal: baik gas harus disimpan dalam tangki bertekanan, hingga 700 bar atau harus dicairkan, yang berarti mendinginkannya hingga pada minus 253 derajat Celcius. Kedua prosedur mengkonsumsi energi tambahan yang cukup banyak.
Sebuah tim yang dipimpin oleh Andreas Stierle dari DESY telah meletakkan dasar untuk metode alternatif: menyimpan hidrogen dalam nanopartikel kecil yang terbuat dari paladium logam mulia, dengan diameter hanya 1,2 nanometer. Fakta bahwa paladium dapat menyerap hidrogen seperti spons telah diketahui sejak lama. Stierle mengungkapkan bahwa sampai sekarang mengeluarkan hidrogen dari bahan lagi telah menimbulkan masalah. Hal tersebut yang melatarbelakangi mengapa kami mencoba partikel paladium yang hanya berukuran sekitar satu nanometer. Nanometer adalah sama dengan sepersejuta milimeter.
Untuk memastikan bahwa partikel kecil cukup kokoh, maka distabilkan oleh inti yang terbuat dari iridium logam mulia yang langka. Selain itu juga dilekatkan dengan menggunakan graphene yaitu lapisan karbon yang sangat tipis. Menurut Stierle partikel paladium dapat ditempelkan ke graphene dengan interval hanya dua setengah nanometer. Sedangkan menurut, tim yang juga termasuk peneliti dari Universitas Cologne dan Hamburg, menerbitkan temuannya di jurnal American Chemical Society (ACS) ACS Nano, berpendapat bahwa hal ini dapat menghasilkan struktur periodik yang teratur.
Selain itu, sumber sinar-X DESY PETRA III digunakan untuk mengamati apa yang terjadi ketika partikel paladium bersentuhan dengan hidrogen: yang pada dasarnya hidrogen menempel pada permukaan nanopartikel dengan hampir tidak ada yang menembus ke dalam. Nanopartikel dapat digambarkan menyerupai cokelat: kacang iridium di tengah, diselimuti lapisan paladium, bukan marzipan, dan dilapisi cokelat di bagian luar oleh hidrogen. Yang diperlukan untuk memulihkan hidrogen yang tersimpan adalah menambahkan sedikit panas; hidrogen dengan cepat dilepaskan dari permukaan partikel, karena molekul gas tidak perlu mendorong keluar dari dalam cluster.
"Selanjutnya, kami ingin mengetahui kepadatan penyimpanan apa yang dapat dicapai dengan menggunakan metode baru ini," kata Stierle. Namun, beberapa tantangan masih perlu diatasi sebelum melanjutkan ke pengaplikasian. Misalnya, bentuk lain dari struktur karbon mungkin lebih cocok sebagai pembawa daripada graphene para ahli sedang mempertimbangkan untuk menggunakan spons karbon, yang mengandung pori-pori kecil. Sejumlah besar nanopartikel paladium harus muat di dalamnya.
Referensi
Dirk Franz, Ulrike Schröder, Roman Shayduk, Björn Arndt, Heshmat Noei, Vedran Vonk, Thomas Michely, Andreas Stierle. (2021). Hydrogen Solubility and Atomic Structure of Graphene Supported Pd Nanoclusters. ACS Nano, 15 (10): 15771 DOI: 10.1021/acsnano.1c01997