Peneliti Austria Temukan Lapisan Tipis Platinum Bisa Kurangi Penggunaan Logam pada Peralatan Hidrogen hingga 88%

Peneliti di Universitas Teknologi Vienna, Austria, menemukan bahwa penggunaan lapisan platinum yang lebih tipis dapat secara efektif melindungi komponen yang digunakan dalam produksi hidrogen. Temuan ini berpotensi mengurangi kebutuhan logam mulia untuk lapisan pelindung tersebut sekitar 88%. Penelitian meneliti pelat bipolar titanium berlapis platinum yang digunakan untuk elektrolisis air Proton Exchange Membrane (PEM). Dalam kondisi penelitian, lapisan dengan ketebalan hanya 24 nanometer sebagian besar tetap utuh, dan mempertahankan konduktivitas listrik yang baik setelah stres elektrokimia. Temuan ini menunjuk jalur yang mungkin untuk menurunkan biaya peralatan. Namun, peneliti memperingatkan bahwa ketebalan optimal bergantung pada berbagai faktor, termasuk cara pembuatan lapisan dan seberapa merata penutupan permukaannya. Mengapa Peralatan Hidrogen Membutuhkan Platinum Elektrolisis logam memanfaatkan listrik untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Pada satu elektroda, proses tersebut menghasilkan oksigen, ion hidrogen bermuatan positif (proton), dan elektron. Proton menembus membran menuju elektroda kedua, di mana bergabung dengan elektron membentuk hidrogen. Kesulitan menjaga peralatan tetap beroperasi dalam lingkungan ini melampaui dugaan reaksi dasar. "Proses elektrolisis menciptakan lingkungan kimia yang merusak bagi banyak komponen logam. Logam bisa larut, dan lapisan oksida pun bisa terbentuk, menghambat aliran arus," jelas Helmut Riedl-Tragenreif dari Institut Ilmu Material dan Teknologi Universitas Teknologi Vienna.

Kebutuhan Platinum pada Peralatan Hidrogen

"Jika sistem harus beroperasi jangka panjang, setiap komponen harus disesuaikan dengan cermat. Pelat bipolar memainkan peran yang sangat penting di sini, menyumbang hingga 30% total biaya sistem." Pelat ini tidak hanya menopang peralatan secara mekanis, tetapi juga mengkonduksi arus, membantu mengangkut air dan gas. Titanium memiliki ketahanan korosi yang baik, tetapi permukaannya membentuk lapisan oksida yang menghambat aliran arus. Lapisan platinum tipis memecahkan masalah ini, melindungi titanium sambil mengkonduksi arus secara efektif. Lapisan Tipis Bertahan dalam Pengujian Tim Universitas Teknologi Vienna secara sistematis menyelidiki seberapa tebal lapisan pelindung itu harusnya.

Hasil Pengujian Lapisan Platinum Tipis

Hasil pengujian menunjukkan lapisan tebal 24 nanometer sudah memadai dalam kondisi yang diuji, sedangkan lapisan 8 nanometer menunjukkan masalah yang jelas. Dibandingkan lapisan 200 nanometer yang saat ini digunakan industri, lapisan tipis yang berhasil merepresentasikan potensi pengurangan konsumsi platinum sekitar 88%. Peneliti juga memeriksa ketahanan lapisan-lapisan ini setelah stres elektrokimia, bukan hanya menilai performa awalnya. "Kami menganalisis lapisan sebelum dan sesudah stres elektrokimia menggunakan metode resolusi tinggi. Pertanyaan yang sangat penting adalah apakah cacat mikroskopik muncul dalam lapisan."

kata Riedl-Tragenreif. Cacat Kecil Bisa Mempercepat Kerusakan Cacat pada lapisan platinum bisa mengekspos titanium di bawahnya pada serangan. Titanium teroksidasi, dan di antarmuka bisa terbentuk gelembung oksigen kecil, menimbulkan tegangan mekanis yang merusak lapisan lebih lanjut. Seiring lepasnya area yang lebih luas, lebih banyak titanium terekspos, dan kerusakan mempercepat. Lapisan 8 nanometer menunjukkan tanda-tanda jelas proses ini. Setelah stres elektrokimia, peneliti mengamati cacat yang lebih besar, dan menemukan peningkatan signifikan ion titanium dan platinum yang masuk ke elektrolit. Sementara lapisan 24 nanometer dalam kondisi yang diteliti tetap utuh secara besar-besaran, mempertahankan konduktivitas yang baik, dan melepaskan ion logam pada tingkat sangat rendah.

Dampak Lapisan Platinum Tipis pada Produksi Hidrogen

Dalam proses produksi hidrogen, jumlah penggunaan platinum berpengaruh signifikan terhadap biaya. Penelitian menunjukkan lapisan platinum tipis mampu menurunkan kebutuhan logam mulia secara efektif, yang tidak hanya mengurangi biaya produksi, tetapi juga meningkatkan daya tahan peralatan. Desain dan pemilihan material pelat bipolar krusial bagi performa sistem secara keseluruhan, apalagi saat menghadapi tantangan korosi kimia. Temuan penelitian ini berpotensi mendorong komersialisasi teknologi hidrogen, serta mendorong solusi energi yang lebih berkelanjutan.