Konsumsi energi global berakselerasi pada tingkat yang mengkhawatirkan. Ada tiga penyebab utama yaitu : pertumbuhan ekonomi yang cepat, pertumbuhan penduduk, dan meningkatnya ketergantungan pada peralatan berbasis energi di seluruh dunia.
Meningkatnya permintaan energi dan dampak lingkungan dari bahan bakar tradisional menimbulkan tantangan serius bagi kesehatan manusia, keamanan energi, dan perlindungan lingkungan. Diperkirakan bahwa dunia akan perlu menggandakan pasokan energi pada tahun 2050 dan sangat penting untuk para ilmuwan mengembangkan jenis energi baru untuk memenuhi tantangan ini.
Sel bahan bakar biasanya menggunakan elektroda platinum yang mahal, tetapi penggunaan alternatif non-logam bisa menjadi solusi yang terjangkau untuk keamanan energi. Sel bahan bakar menghasilkan listrik dengan mengoksidasi bahan bakar ke dalam air, memberikan daya bersih dan berkelanjutan.
Hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar. Pertama, hidrogen dibagi menjadi elektron dan proton sebagai penyusunnya. Kemudian aliran elektron menghasilkan tenaga listrik, sebelum elektron dan proton bergabung dengan oksigen yang berkurang, membentuk air sebagai satu-satunya produk sampingan.
Teknologi ini memiliki efisiensi konversi energi yang tinggi, menciptakan hampir tidak ada polusi, dan memiliki potensi untuk digunakan dalam skala besar. Namun, reaksi penting yang menghasilkan penurunan oksigen dalam sel bahan bakar membutuhkan katalis - secara tradisional disebut elektroda platinum. Sayangnya, biaya tinggi dan sumber daya yang terbatas telah membuat katalis logam mulia penghalang utama untuk sel bahan bakar pasar massal.
Sejak sel bahan bakar menggunakan platinum dikembangkan untuk misi Apollo di tahun 1960-an, para peneliti telah mengembangkan katalis yang terbuat dari campuran yang mengandung platina dengan campuran logam yang lebih murah. Katalis paduan ini memiliki kandungan platinum lebih rendah, namun untuk dapat diproduksi massal masih membutuhkan sejumlah besar platinum. Untuk membuat sel bahan bakar pilihan energi skala besar yang layak, kita perlu yang lebih efisien, biaya rendah yang lainnya, dan elektroda yang stabil.
Sebelumnya, kami telah menemukan katalis bebas logam baru dengan biaya rendah berdasarkan nanotube karbon dengan menambahkan nitrogen, yang lebih baik dibandingkan platinum dalam sel bahan bakar dasar. Meningkatkan kinerja katalitik dapat dikaitkan dengan kemampuan penerima elektron dari atom nitrogen, yang membantu reaksi reduksi oksigen. , Katalis berbasis karbon bebas logam-ini secara dramatis dapat mengurangi biaya mengkomersilkan teknologi sel bahan bakar. Sayangnya, mereka sering ditemukan kurang efektif dalam kondisi asam - kondisi khas dalam sel bahan bakar utama.
Menggunakan komposit karbon dengan struktur berpori untuk meningkatkan luas permukaan dan nanotube untuk meningkatkan konduktivitas, penelitian terbaru kami menunjukkan bahwa Nanomaterials kami dapat mengkatalisis reduksi oksigen seefisien kondisi katalis logam non-mulia dan dengan stabilitas lagi. Ini upaya pertama yang sukses dalam menggunakan katalis logam bebas berbasis karbon dalam sel bahan bakar asam dapat memfasilitasi komersialisasi sel bahan bakar yang terjangkau dan tahan lama.
Selain sel bahan bakar, ini katalis nanomaterial karbon bebas logam-baru juga elektroda yang efisien untuk sel surya murah, supercapacitors untuk penyimpanan energi, dan sistem pemisahan air yang menghasilkan bahan bakar dari air. Meluasnya penggunaan katalis logam bebas berbasis karbon karena itu akan menghasilkan ekonomi yang lebih baik bahan bakar, penurunan emisi berbahaya, dan mengurangi ketergantungan pada sumber-sumber minyak bumi. Hal ini secara dramatis dapat mempengaruhi kehidupan di masa depan.
Terjemahan www.iflscience.com
















