Produksi Hidrogen Dari Air Laut

Air laut, yang mencakup lebih dari 95% air bumi, dapat menjadi sumber daya utama dalam produksi bahan bakar hidrogen ramah lingkungan yang berkelanjutan dengan menggunakan katalis pemecah air yang dikembangkan oleh tim yang dipimpin KAUST.

Pemisahan air dapat menawarkan cara yang menarik untuk mencapai netralitas karbon, terutama jika dipadukan dengan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya dan angin. Pemisahan air melibatkan pemecahan air dalam sel elektrokimia untuk menghasilkan hidrogen di katoda sambil menghasilkan oksigen di anoda di bawah tegangan yang diberikan. Namun, katalis evolusi hidrogen dan oksigen yang bekerja dengan baik di air tawar menjadi kurang efektif di air laut karena banyaknya ion yang dapat memicu reaksi yang tidak diinginkan dan meracuni katalis.

Ion klorida yang sangat korosif dalam air laut mengalami reaksi kompleks yang bersaing dengan evolusi oksigen dan menghasilkan senyawa berbahaya, seperti hipoklorit. Karena produksi hidrogen bergantung pada reaksi yang stabil dan efisien di kedua elektroda, ion-ion ini merupakan tantangan besar dalam pemisahan air laut.

Kimia menjelaskan bahwa pembentukan hipoklorit dapat terjadi karena memerlukan tegangan operasional yang lebih rendah untuk memenuhi kebutuhan industri dibandingkan reaksi evolusi oksigen.

Salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan merancang katalis anoda selektif dengan kebutuhan tegangan lebih rendah. Katalis anoda berlapis nikel-iridium menunjukkan peningkatan kinerja dan stabilitas dalam air laut berkat efek sinergis antara komponen logamnya.

Tim merancang pendekatan yang menyediakan elektrokatalis evolusi hidrogen dengan efisiensi tinggi dan stabil untuk pemisahan air laut. Para peneliti menciptakan reaktor kubik kecil, di mana katalisnya terbungkus dalam cangkang pelindung molibdenum sulfida. Inti katalis terdiri dari senyawa aktif redoks berbasis molibdenum yang didukung karbon dan menampilkan struktur nanopori yang tersusun seperti zeolit.
Dengan menggunakan pendekatan berbasis kerangka logam organik, para peneliti menggabungkan prekursor kompleks logam dengan linker imidazole dengan adanya surfaktan untuk menghasilkan kubus seng-molibdenum seperti zeolit. Mereka mencampurkan struktur yang dihasilkan dengan tioasetamida dalam etanol di bawah refluks untuk membentuk fase kubik molibdenum oksida yang terkurung dalam cangkang seng sulfida tipis.

Selanjutnya, mereka secara kimia mengubah fase kubik menjadi senyawa aktif redoks terenkapsulasi molibdenum sulfida yang diinginkan pada suhu tinggi sebelum secara selektif mengetsa lapisan luar seng sulfida untuk menghasilkan nanoreaktor.

Nanoreaktor menunjukkan aktivitas dan stabilitas elektrokatalitik yang tinggi baik di air tawar maupun air laut. “Aktivitas dan stabilitas luar biasa ini disebabkan oleh struktur uniknya.”

Inti menunjukkan banyak situs aktif yang meningkatkan produksi hidrogen dan cangkangnya menunjukkan beberapa cacat di dalam lapisannya, terutama lubang berukuran subnanometer yang memungkinkan molekul air menembus dan mengakses situs aktif internal.

Bertindak sebagai chainmail, shell juga memblokir dan mencegah garam mengendap di situs aktif.
Arsitektur hierarki nanoreaktor mengisolasi elektrolisis dari reaksi samping. “Mirip dengan rumah pintar, reaksi utama terjadi di dalam ruangan sedangkan reaksi samping terjadi di halaman belakang.”

Percaya atau tidak, air laut bisa menjadi bahan bakar yang sangat baik. Hal ini karena air laut mengandung campuran unsur-unsur seperti hidrogen, oksigen, natrium, dan lain-lain, yang semuanya penting bagi kehidupan di Bumi untuk berkembang. Bagian bahan bakar di sini berasal dari hidrogen yang ditemukan di air laut. Sayangnya, menarik gas hidrogen dari unsur-unsur lainnya masih merupakan sebuah tantangan, setidaknya hingga saat ini.

Perangkat ini membuat bahan bakar air laut dengan menyuntikkan air laut ke dalam sistem corong yang menggerakkannya melalui sistem filtrasi membran ganda. Sistem ini juga menggunakan listrik untuk berhasil menarik hidrogen dari air laut, sehingga secara efektif memisahkannya dari unsur-unsur lain yang ditemukan di lautan kita. Hasil studi baru ini menunjukkan bahwa hal ini dapat membantu memajukan upaya baru untuk memproduksi bahan bakar rendah karbon.

Keuntungan besarnya adalah sistem ini tidak menciptakan banyak produk sampingan yang berbahaya, seperti yang pernah mereka lihat di sistem lain. Sebagian besar sistem air-ke-hidrogen saat ini menggunakan membran satu lapis. Namun, kali ini para peneliti menyatukan dua lapisan, dan ini menunjukkan cara yang lebih baik untuk mengontrol pergerakan ion dalam air laut dalam percobaan, sehingga membuatnya lebih efektif.

Kemampuan untuk membuat bahan bakar hidrogen menggunakan air laut terbukti bermanfaat karena merupakan bahan bakar rendah karbon, yang saat ini digunakan untuk menjalankan kendaraan listrik sel bahan bakar, dan bahkan berfungsi sebagai opsi penyimpanan jangka panjang untuk jaringan energi. Upaya-upaya sebelumnya untuk membuat gas hidrogen memerlukan air segar atau air hasil desalinasi, dan meskipun kita telah melihat sistem desalinasi air yang berhasil, sistem ini jauh lebih mahal dan boros energi.
Hal ini karena memurnikan air sebelum digunakan memerlukan sistem yang mahal, energi, dan bahkan kerumitan tambahan pada perangkat tersebut, sedangkan perangkat yang dapat menggunakan air laut untuk membuat bahan bakar hidrogen tidak memerlukan komponen tambahan tersebut.

Memproduksi hidrogen dari air laut terdengar seperti mimpi yang menjadi kenyataan!
Ini berlimpah, gratis dan mudah.
Air laut merupakan sumber bahan baku yang hampir tidak terbatas, dan tidak ada seorang pun di sini yang dapat menagihnya. Siapapun bisa mendapatkan satu ember penuh secara gratis.
Para pemain kunci di industri ini pasti akan jatuh cinta dengan ide ini.
Proses mengekstraksi hidrogen itu mudah. Air laut mengandung sejumlah besar gas hidrogen terlarut. Dibutuhkan elektrolisis sederhana untuk mengekstraksinya – kami bahkan melakukannya saat remaja di kelas fisika!

Inilah cara kerjanya
Itu alami, dapat disimpan dan aman
Air laut dianggap sebagai sumber energi terbarukan yang dapat membantu mengurangi ketergantungan kita pada energi fosil. Dan proses ekstraksinya tidak menghasilkan emisi karbon.

Hidrogen dapat disimpan
Hidrogen yang tersimpan dapat digunakan untuk menghasilkan listrik atau menggerakkan kendaraan tepat pada saat dibutuhkan.
Hal ini menggantikan pasokan energi terbarukan lainnya yang terputus-putus – saat hujan atau tidak berangin. Ini sempurna untuk wilayah dengan akses terhadap perairan laut yang besar namun memiliki sedikit sumber energi konvensional.
Hal ini dapat membantu mengurangi pemanasan global, menjamin keamanan energi dan melindungi lingkungan.

Mudah sekali, sungguh
Prosesnya boros energi: Mengekstraksi hidrogen dari air laut memerlukan energi dalam jumlah besar, dan efisiensi keseluruhannya cukup rendah.
Produksinya mahal: Membangun infrastruktur memerlukan investasi awal yang sangat tinggi. Pemeliharaan juga penting karena kandungan garam dalam air laut dapat menyebabkan korosi dan masalah teknis lainnya.
Lokasi-lokasi tersebut jarang ditemukan: Lokasi-lokasi ini perlu mempertimbangkan kedalaman dan kualitas air, serta kedekatannya dengan sumber energi. Tidak semua wilayah cocok untuk produksi hidrogen dari air laut!
Dan akhirnya, ini tidak seaman yang Anda bayangkan!

Proses ini membebaskan gas klorin.
Gas ini bergabung dengan unsur alam lainnya dan membentuk dioksin yang mencemari air, mencemari ikan, dan berpindah ke manusia dan hewan besar yang memakan ikan.

Apakah Anda ingin beberapa contoh yang digabungkan dengan
Water =>asam klorida, efek toksik akut pada semua bentuk kehidupan.
Hydrogen =>gas hidrogen klorida, senyawa yang sangat mudah meledak
Asetilena, gas yang dapat dihasilkan oleh beberapa organisme laut seperti bakteri dan spesies alga tertentu. Ini bergabung menjadi dikloroetana, senyawa yang sangat mudah meledak.

Eter, jumlah jejak pada spesies alga tertentu. Ini bergabung menjadi kloroasetaldehida, senyawa karsinogenik yang sangat beracun.
Amonia, umumnya diproduksi oleh organisme laut. Ini bergabung menjadi kloramin, bahan pengiritasi pernapasan yang sangat beracun.
Sebuah inovasi menjanjikan yang berpotensi merevolusi sektor energi ramah lingkungan
Produksi hidrogen dari air laut dapat memberikan perubahan drastis dan membantu mengatasi pemanasan global dengan cara yang lebih berkelanjutan.
Hal ini juga berpotensi mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil dan bergerak menuju masa depan yang lebih bersih, berkelanjutan, dan terjangkau.
Janji-janji ini membuat kita mudah untuk mengabaikan banyaknya tantangan dan risiko yang ada.
Inilah permohonan saya kepada para pemain kunci di bidang ekonomi dan energi: Mari kita tarik napas dalam-dalam, duduk santai dan pikirkan sejenak.

Para peneliti mengatakan dalam siaran persnya bahwa bekerja dengan air laut akan menjadi pilihan yang lebih ekonomis, karena memurnikan air itu mahal, boros energi, dan menambah kerumitan pada perangkat. Selain itu, air tawar alami mengandung kotoran yang menjadi masalah bagi teknologi modern, selain merupakan sumber daya yang terbatas di planet ini.
Selain mengembangkan sistem membran air laut menjadi hidrogen, tim mencatat bahwa penelitian ini telah memberikan pemahaman keseluruhan yang lebih baik tentang bagaimana ion air laut bergerak melalui membran. Pengetahuan ini bisa diterapkan pada bidang lain, seperti produksi gas oksigen.
Selain itu, mereka mengatakan bahwa pemahaman tentang aliran dan konversi ion dalam sistem membran bipolar sangat penting untuk upaya menghasilkan oksigen melalui elektrolisis, dan tim menunjukkan bahwa membran bipolar dapat menghasilkan gas oksigen bersamaan dengan produksi hidrogen dalam percobaan mereka.
Tim ini bertujuan untuk meningkatkan elektroda dan membran menggunakan bahan yang lebih tersedia dan mudah diekstraksi. Peningkatan desain ini dapat membuat penskalaan sistem elektrolisis ke ukuran yang diperlukan untuk menghasilkan hidrogen untuk aktivitas intensif energi seperti transportasi menjadi lebih sederhana.

Produk dijual di seluruh wilayah Tiongkok dan diekspor ke negara-negara di seluruh dunia. Produk ini telah dijual di lebih dari 20 negara dan wilayah termasuk Amerika Serikat, Jerman, Maroko, Kenya, Arab Saudi, Vietnam, Aljazair, India, Tanzania, dan Taiwan. Berhasil menyediakan perusahaan terkenal seperti China Aerospace, PetroChina, China Nuclear Group, BYD, Jiuli Specialty, Tony Electronics, Zheng Energy Group dan perusahaan terkenal lainnya. Ada banyak stasiun hidrogenasi hidrogen hijau seperti Wulanchabu, Haikou, Hainan, Hainan Haikou, Yunnan Kunming, dll. yang menyediakan proyek ramah lingkungan dan pembuatan hidrogen.