Strategi katalis baru meningkatkan reaksi utama baterai dan sel bahan bakar dari 12% menjadi 52%
Para peneliti di Korea Selatan telah mengembangkan strategi desain katalis baru yang meningkatkan efisiensi reaksi yang digunakan dalam baterai dan sel bahan bakar hidrogen tanpa mengubah katalis itu sendiri. Tim yang dipimpin oleh Profesor Seung Jun Hwang dari POSTECH dan Profesor Jaeyune Ryu dari Universitas Nasional Seoul, menemukan bahwa menyesuaikan lingkungan listrik di sekitar katalis dapat meningkatkan kinerjanya secara signifikan. Pendekatan ini dapat membantu mengurangi kehilangan energi pada sistem energi generasi mendatang sekaligus meningkatkan efisiensi dan stabilitas. Katalis adalah bahan yang mempercepat reaksi kimia. Mereka adalah komponen penting dalam teknologi seperti sel bahan bakar hidrogen dan baterai logam-udara, yang membantu menggerakkan reaksi yang menghasilkan listrik. Secara tradisional, para peneliti meningkatkan katalis dengan mengubah logam pusat, seperti besi, kobalt, atau nikel, atau dengan mendesain ulang struktur molekul di sekitarnya yang dikenal sebagai ligan. Studi baru ini mengambil jalan berbeda dengan membiarkan sebagian besar katalis tidak berubah dan malah memodifikasi medan listrik di sekitarnya. Medan listrik mendorong perolehan Para peneliti menunjukkan bahwa menempatkan ion bermuatan positif, yang dikenal sebagai kation, di dekat katalis menciptakan medan listrik lokal yang mempengaruhi bagaimana reaksi berlangsung. Tim fokus pada reaksi reduksi oksigen (ORR), sebuah proses elektrokimia utama yang menghasilkan listrik dalam sel bahan bakar dan baterai logam-udara. Memperbaiki reaksi ini telah lama menjadi tujuan karena secara langsung mempengaruhi efisiensi perangkat dan konsumsi energi. Eksperimen menunjukkan bahwa bagian jalur reaksi yang diinginkan meningkat dari sekitar 12 persen menjadi 52 persen ketika medan listrik diperkenalkan. Hal ini memungkinkan reaksi terjadi lebih efisien dan membutuhkan lebih sedikit energi. Menurut para peneliti, hasil penelitian menunjukkan bahwa kinerja katalis dapat disesuaikan melalui pengendalian lingkungan dibandingkan dengan mendesain ulang bahan katalis dari awal. Pendekatan seperti itu dapat menyederhanakan pengembangan katalis di masa depan dan menurunkan biaya yang terkait dengan pembuatan bahan baru. Selain baterai dan bahan bakar, implikasinya mungkin lebih dari sekadar penyimpanan energi dan teknologi hidrogen. Para peneliti yakin prinsip yang sama dapat diterapkan pada katalis yang digunakan untuk konversi karbon dioksida dan produksi hidrogen ramah lingkungan. Banyak teknologi energi ramah lingkungan yang mengandalkan katalis untuk mengendalikan reaksi kimia yang kompleks. Kemampuan untuk meningkatkan reaksi tersebut dengan menyesuaikan kondisi kelistrikan lokal dapat menjadi alat baru untuk merancang sistem yang lebih efisien. “Studi ini menunjukkan bahwa sifat reaksi dapat dikontrol secara tepat hanya melalui lingkungan listrik di sekitarnya, tanpa mengubah struktur katalis itu sendiri,” kata Hwang. Para peneliti mengatakan temuan ini membuka arah baru bagi rekayasa katalis dengan mengalihkan perhatian dari struktur katalis ke lingkungan pengoperasiannya. Reaksi reduksi oksigen yang diteliti dalam penelitian ini adalah proses inti dalam sel bahan bakar hidrogen, yang menghasilkan listrik dari hidrogen dan oksigen, serta baterai logam-udara yang menggunakan oksigen dari atmosfer sebagai bagian dari proses penyimpanan energi. “Kami berharap hal ini dapat memberikan arah baru dalam pengembangan baterai generasi mendatang, sel bahan bakar, dan teknologi katalis energi ramah lingkungan,” tambah Hwang. Jika pendekatan ini dapat diperluas dan diterapkan pada berbagai sistem katalis yang berbeda, hal ini dapat membantu meningkatkan kinerja berbagai teknologi energi ramah lingkungan tanpa memerlukan bahan katalis yang benar-benar baru.
Diterbitkan : 2026-06-01 23:31:00
sumber : interestingengineering.com
