berita

Menurut beberapa perkiraan, jumlah energi matahari yang mencapai permukaan bumi dalam setahun lebih besar daripada jumlah seluruh energi yang dapat kita hasilkan dengan menggunakan sumber daya tak terbarukan.Teknologi yang diperlukan untuk mengubah sinar matahari menjadi energi listrik telah berkembang pesat, namun rendahnya efisiensi penyimpanan dan distribusi energi listrik tersebut masih menjadi masalah utama, yang membuat energi matahari tidak praktis dalam skala besar.
Namun, para peneliti dari Akademi UVA dan Sekolah Seni dan Sains, Institut Teknologi California dan Laboratorium Nasional Argonne Departemen Energi AS, Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dan Laboratorium Nasional Brookhaven telah membuat terobosan yang dapat menghilangkan hambatan utama dalam proses, penemuan ini merupakan langkah besar menuju masa depan energi bersih.
Salah satu cara pemanfaatan energi matahari adalah dengan menggunakan energi matahari untuk memecah molekul air menjadi oksigen dan hidrogen.Hidrogen yang dihasilkan dari proses ini disimpan dalam bentuk bahan bakar, dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain, dan digunakan untuk menghasilkan listrik sesuai kebutuhan.Untuk menguraikan molekul air menjadi bagian penyusunnya, diperlukan katalis, tetapi bahan katalitik yang saat ini digunakan dalam metode ini (juga disebut reaksi pelepasan oksigen) tidak cukup efisien untuk membuat metode ini praktis.
Namun, dengan menggunakan strategi kimia inovatif yang dikembangkan oleh UVA, sekelompok peneliti yang dipimpin oleh profesor kimia Sen Zhang dan T. Brent Gunnoe menghasilkan jenis katalis baru menggunakan kobalt dan titanium.Keuntungan dari unsur-unsur ini adalah mereka secara inheren lebih kaya daripada bahan katalitik lain yang biasa digunakan yang mengandung logam mulia seperti iridium atau ruthenium.
Asisten Profesor Kimia Zhang Sen (kiri) dan Profesor Kimia Persemakmuran T. Brent Gunnoe (tengah) memimpin proyek penelitian yang bertujuan untuk meningkatkan dasar-dasar teknologi surya baru.Chang Liu (kanan), seorang mahasiswa pascasarjana tahun keempat di laboratorium Zhang, adalah penulis pertama makalah mereka yang diterbitkan di Natural Catalysis.Sumber gambar: Universitas Virginia
“Proses baru melibatkan pembuatan situs katalitik aktif pada tingkat atom pada permukaan kristal nano titanium oksida.Teknologi ini dapat menghasilkan bahan katalitik yang tahan lama dan dapat memulai reaksi pelepasan oksigen dengan lebih baik.”kata Zhang.“Metode baru untuk katalis reaksi produksi oksigen yang efektif dan pemahaman dasar tentangnya adalah kunci transisi ke penggunaan energi surya terbarukan dalam skala besar.”Karya ini adalah bagaimana mengoptimalkan katalis untuk teknologi energi bersih dengan menyesuaikan bahan nano pada skala atom Contoh efisiensi yang sempurna.”
Menurut Gunnoe, “Inovasi ini berpusat pada hasil laboratorium Zhang dan merupakan cara baru untuk meningkatkan dan memahami bahan katalitik.Hasilnya melibatkan kombinasi sintesis material tingkat lanjut, karakterisasi tingkat energi atom, dan teori mekanika kuantum.”
“Beberapa tahun lalu, UVA bergabung dengan MAXNET Energy Consortium.Konsorsium terdiri dari 8 Max Planck Institutes (Jerman), UVA dan Cardiff University (UK), yang menyatukan kerja sama internasional yang didedikasikan untuk oksidasi air elektrokatalitik.MAXNET Energy adalah benih dari upaya bersama saat ini antara grup kami dan Zhang Lab.Upaya ini telah dan akan terus menjadi kerja sama yang bermanfaat dan bermanfaat.”kata Gunnoe.
Dengan bantuan Laboratorium Nasional Argonne dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dan fasilitas pengguna spektrometer serapan sinar-X sinkrotron canggih mereka, yang menggunakan radiasi untuk memeriksa struktur materi pada tingkat atom, tim peneliti menemukan bahwa katalis memiliki struktur Permukaan yang terdefinisi dengan baik, yang memungkinkan mereka untuk melihat dengan jelas bagaimana katalis dilepaskan selama reaksi pelepasan oksigen, dan dapat mengevaluasi kinerjanya secara akurat.
“Penelitian ini menggunakan garis berkas sinar-X dari sumber foton canggih dan sumber cahaya canggih, termasuk bagian dari program “akses cepat” untuk loop umpan balik cepat untuk mengeksplorasi ide-ide ilmiah yang muncul atau mendesak.”Ray fisikawan Hua Zhou, co-penulis kertas.“Kami sangat senang bahwa kedua lembaga pengguna ilmu pengetahuan nasional ini dapat memberikan kontribusi yang substansial untuk pekerjaan yang begitu cerdik dan rapi dalam pengolahan air, yang akan memberikan lompatan dalam pengembangan teknologi energi bersih.”
Sumber Foton Lanjutan dan Sumber Cahaya Lanjutan adalah Kantor Fasilitas Pengguna Ilmiah Departemen Energi Amerika Serikat (DOE), yang terletak di Laboratorium Nasional Argonne DOE dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley.
Selain itu, peneliti California Institute of Technology dapat secara akurat memprediksi laju produksi oksigen yang disebabkan oleh katalis menggunakan metode mekanika kuantum yang baru dikembangkan, sehingga tim peneliti memiliki pemahaman yang lebih dalam tentang mekanisme reaksi kimia.
“Selama lebih dari lima tahun, kami telah mengembangkan teknologi mekanika kuantum baru untuk memahami mekanisme reaksi pelepasan oksigen, tetapi dalam semua penelitian sebelumnya, kami tidak dapat menentukan struktur katalis yang tepat.Katalis Zhang memiliki struktur atom yang jelas.Kami menemukan bahwa keluaran teoretis kami pada dasarnya konsisten dengan eksperimen yang dapat diamati.”kata William A. Goddard III, Profesor Kimia, Ilmu Material dan Fisika Terapan di California Institute of Technology.Salah satu penyelidik utama proyek tersebut.“Ini memberikan verifikasi eksperimental kuat pertama dari pendekatan teoretis baru kami, dan kami sekarang dapat menggunakannya untuk memprediksi katalis yang lebih baik yang dapat disintesis dan diuji.Ini adalah tonggak penting menuju energi bersih global.”
Jill Venton, kepala Departemen Kimia di UVA, berkata: "Pekerjaan ini adalah contoh yang baik dari kerja sama tim UVA dan peneliti lain yang didedikasikan untuk energi bersih dan penemuan menarik dalam kolaborasi interdisipliner ini."
Makalah oleh Zhang, Gunnoe, Zhou dan Goddard diterbitkan dalam “Nature Catalysis” pada 14 Desember 2020. Rekan penulis makalah ini adalah UVA PhD Chang Liu.Siswa dari kelompok Zhang dan Jin Qian dari Institut Teknologi California.Siswa dalam kelompok Goddard.Penulis lain termasuk sarjana UVA Colton Sheehan;Zhang Zhiyong, postdoctoral fellow UVA;Peneliti postdoctoral Institut Teknologi California Hyeyoung Shin;tiga peneliti di Lawrence Berkeley National Laboratory Ye Yifan, Liu Yisheng dan Guo Jinghua;dan dua peneliti di Argonne National Laboratory, Wan Gang With Sun Cheng-jun;Shuang Li dan Sooyeon Hwang, dua peneliti di Brookhaven National Laboratory.Penelitian mereka didukung oleh fasilitas pengguna yang didanai oleh National Science Foundation dan Departemen Energi AS.
Referensi: Liu Chang, Jin Qian, Ye Yifan, Zhou Hua, Sun Chengjun, Colton Xihan, Zhang Zhiyong, Zhang Gang, Wan Gang, “Di permukaan nanorods TiO2 brookite bening untuk mengkatalisasi pelepasan reaksi Co Oxygen pusat tunggal” -Liu Sheng, Guo Jinghua, Li Shuang, Shen Huiying, Huang Xiuyan, T. Brent Gunnau, William Goddard III dan Zhang Sen, 14 Desember 2020, Katalisis Alami.DOI: 10.1038/s41929-020-00550-5
Laboratorium Schatz di Humboldt State University di Akata, California, menemukan sel bahan bakar hidrogen yang dapat menyimpan energi matahari selama sekitar 20 tahun.https://schatzcenter.org/
Jika hanya sekitar 5% hidrogen yang ditambahkan ke bahan bakar yang ada (melalui BCU), hidrogen akan terbakar sempurna dan efisien di dalam silinder mesin.Gas buangnya adalah CO, CO2 dan air;tidak ada polusi partikulat.(Namun, masih belum bisa menyelesaikan gas rumah kaca dari pemanasan global).Sistem DEF pada mobil atau truk Anda tidak lagi memerlukan catalytic converter yang akan lebih bersih.Ini dapat bekerja bahkan jika motor dalam keadaan dingin.Mereka menggunakannya di forklift diesel di gudang untuk menjaga kebersihan udara.Tangki serat karbon dapat menampung hidrogen, dan kemudian kualitas atau jenis bahan bakar apa pun dapat digunakan di kendaraan Anda (selama Anda memiliki injektor yang tepat).Setelah boosting, Anda bahkan bisa membakar limbah minyak sayur yang tidak diolah di motor listrik berbahan bakar SPARK (tentu bisa juga motor listrik diesel)."Mereka" tidak menginginkan ini!Amerika Serikat memiliki fakta bahwa semua bensin di dunia dijual dalam dolar AS dan dengan demikian memperoleh kekuatan politik.Jika Anda menginginkan minyak, maka Anda akan didukung oleh pemerintah AS dan Anda harus mengikuti instruksi mereka.Tentu saja, banyak orang yang benar-benar kaya raya dari minyak.Mereka menjaga sistem berjalan normal.Namun, mereka bukanlah yang melindungi hidrogen.Ini adalah sistem ekonomi dunia itu sendiri.
“Hidrogen yang dihasilkan dari proses ini disimpan dalam bentuk bahan bakar, dapat dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain, dan digunakan untuk menghasilkan listrik sesuai kebutuhan…”
Hidrogen dapat membocorkan benda-benda keras dan logam rapuh.Saya kira kita bisa menggunakan semua lembaran graphene yang murah dan melimpah untuk menutupi saluran dan tangki penyimpanan… oh, tunggu, tidak.
Kobalt?Tentu saja, tidak ada masalah di sana…Pada saat yang sama, produsen baterai lithium-ion mencoba untuk “menghilangkan” kobalt di katoda.
Agak bosan dengan mantra paling tidak jujur ​​tentang inefisiensi matahari.Ada cara sederhana untuk menyimpan energi secara efisien, seperti memindahkan truk berisi batu ke lereng.
Sekalipun sedikit tidak efisien, siapa peduli jika Anda memiliki sumber daya yang tidak terbatas, dan harga sel surya (yang dapat bertahan lebih dari 20 tahun) turun.Tidak ada teknologi yang dapat berjalan 100% efisien… Mengapa menurut Anda mesin pembakaran dalam terlalu panas?Panas adalah energi yang terbuang, kebisingan adalah energi yang terbuang, getaran itu adalah energi yang terbuang, dan seterusnya.
Mereka mengatakan bahwa jika Anda mengulangi kebohongan, kebohongan itu menjadi kredibel.Saya pikir banyak orang juga percaya kebohongan ini, semua “masalah” tentang matahari dan angin… tapi itu bohong.
Teman-teman, tidak perlu keajaiban ilmiah di sini.Orang hanya perlu melakukan ini untuk membeli listrik daripada bahan bakar.
Tentu saja, saya semua melakukan penelitian dan pekerjaan lain, tapi tolong jangan tidak jujur ​​saat membuat publisitas.Tentu saja, hidrogen bermanfaat.Dalam jangka pendek, hidrogen perlu digunakan untuk menghilangkan karbon dari pesawat berat (seperti pesawat jet besar dan kapal kontainer)… Namun untuk waktu yang lama, hidrogen telah dianggap sebagai solusi realistis untuk keseluruhan kebutuhan energi umat manusia, sementara listrik telah terbukti berkali-kali untuk memenuhi sebagian besar kebutuhan.
Jika kita menginginkan sistem energi netral karbon dioksida, kita perlu menggunakan sumber daya terbarukan untuk membuat hidrogen hijau.Saat ini, sekitar setengah dari hidrogen yang diproduksi di dunia, lebih dari 30 juta ton digunakan untuk membuat amonia.Produksi amoniak, yang digunakan untuk menghasilkan pupuk, telah meningkatkan hasil panen, sehingga menyediakan makanan bagi 3 miliar orang di seluruh dunia.Seiring bertambahnya populasi, kita akan membutuhkan lebih banyak pupuk amonia.Oleh karena itu, ini tidak hanya dibutuhkan untuk bahan bakar transportasi.
Hasil ini tidak ada nilainya untuk elektrolisis.Meskipun sainsnya bagus, aplikasi yang diusulkan hanyalah hype, dan bahan yang diusulkan tidak berguna untuk elektrolisis komersial.Anda sekarang dapat membeli elektroliser alkali yang besar dan telah digunakan secara komersial sejak tahun 1920-an.(Lihatlah Nel Hydrogen, McPhy atau Siemens, bahkan Cummins menjualnya).Elektroliser alkali menggunakan elektroda nikel berbiaya rendah, yang jauh lebih murah dan lebih mudah dibuat daripada bahan yang dijelaskan di sini.Elektroliser alkalin juga tidak menggunakan katalis logam mulia yang mahal, seperti platinum dan iridium.Mereka beroperasi pada ratusan miliamp per sentimeter persegi dan bekerja terus menerus selama lebih dari 60.000 jam.Laporan tersebut bahkan tidak repot-repot membandingkan katalisnya dengan elektroda nikel berbusa saat ini yang digunakan dalam sistem komersial, juga tidak repot-repot mengoperasikan katalisnya di lingkungan katalis yang digunakan dalam sistem komersial (20-30% KOH).Selain itu, mereka menempatkan katalis pada substrat karbon, yang sama sekali tidak diperbolehkan dalam sistem komersial.Dalam kasus pelepasan oksigen, substrat karbon akan terkorosi menjadi CO2, yang dengan cepat menyebabkan kegagalan elektroda.Reaksi korosi juga meningkatkan energi sistem, jadi Anda tidak dapat benar-benar mengetahui kinerja katalis.
Jenis laporan ini tidak berguna di bidang ini, tetapi sepertinya teknologi elektrolisis tidak dikomersialkan.Bahkan, Anda bisa membeli elektroliser ukuran MW.Saat ini, sekitar 2 juta ton hidrogen diproduksi melalui elektrolisis setiap tahun.Masalahnya adalah hidrogen yang dihasilkan oleh steam methane reforming lebih murah daripada elektrolisis.Meskipun ketersediaan listrik murah dan elektroliser berbiaya rendah, hidrogen elektrolitik masih mengejar.Penurunan biaya pembangkitan energi terbarukan merupakan salah satu alasan yang mendorong pembahasan tentang hidrogen hijau melalui elektrolisis.Saya juga ingin menunjukkan bahwa Siemens dan perusahaan lain memproduksi turbin gas yang dapat membakar 100% hidrogen.Efisiensi konversi turbin gas ini bisa mencapai 80%, serupa dengan sistem turbin gas alam saat ini.
SciTechDaily: Rumah berita sains dan teknologi terbaik sejak 1998. Tetap up to date dengan berita teknologi terbaru melalui email atau media sosial.
Desain jam atom baru menggunakan atom terjerat untuk membantu para ilmuwan menemukan materi gelap dan mempelajari efek gravitasi pada waktu.Jam atom adalah…


Waktu posting: Nov-21-2020