[ad_1]
Ide-ide inovatif untuk pembawa energi masa depan.
Pendekatan inovatif 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 iklim untuk pesawat terbang, kapal dan truk, misalnya, serta memungkinkan produksi baja dan semen yang ramah iklim – tergantung pada bagaimana gas hidrogen dihasilkan. Namun, menyimpan hidrogen itu mahal: baik gas harus disimpan dalam tangki bertekanan, hingga 700 bar, atau harus dicairkan, yang berarti mendinginkannya hingga minus 253 derajat Celcius. Kedua prosedur mengkonsumsi energi tambahan.
Nanopartikel paladium (hijau) distabilkan oleh inti iridium (merah). Hidrogen dapat terakumulasi di permukaannya seperti semacam glasir cokelat – dan dapat dilepaskan kembali dengan pemanasan. Kredit: DESY, Andreas Stierle
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. “Namun, sampai sekarang mengeluarkan hidrogen dari bahan lagi telah menimbulkan masalah,” jelas Stierle. “Itulah mengapa kami mencoba partikel paladium yang hanya berukuran sekitar satu nanometer.” Nanometer adalah sepersejuta milimeter.
Untuk memastikan bahwa partikel kecil cukup kokoh, mereka distabilkan oleh inti yang terbuat dari iridium logam mulia yang langka. Selain itu, mereka melekat pada dukungan graphene, lapisan karbon yang sangat tipis. “Kami dapat menempelkan partikel paladium ke graphene dengan interval hanya dua setengah nanometer,” lapor Stierle, yang merupakan kepala DESY NanoLab. “Ini menghasilkan struktur periodik yang teratur.” Tim, yang juga termasuk peneliti dari Universitas Cologne dan Hamburg, mempublikasikan temuannya dalam jurnal American Chemical Society (ACS). ACS Nano.
Sumber sinar-X DESY PETRA III digunakan untuk mengamati apa yang terjadi ketika partikel paladium bersentuhan dengan hidrogen: 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 aplikasi praktis. 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:
D.Franz, dkk. “Kelarutan Hidrogen dan Struktur Atom Nanocluster Pd yang Didukung Grafena“. ACS Nano 15.10 (2021): 15771-15780.
Sumber: DESY
[ad_2]
