Katalis baru yang dikembangkan oleh para peneliti di Universitas Nasional Taiwan menggabungkan produksi hidrogen ramah lingkungan dengan pemecahan urea, sehingga menawarkan solusi manfaat ganda untuk tantangan energi dan lingkungan. Materi tersebut, yang dirinci dalam Angewandte Chemie International Edition, menunjukkan efisiensi yang sangat tinggi pada kedua proses tersebut, sehingga berpotensi menurunkan biaya hidrogen bersih sekaligus mengatasi polusi air limbah.
Inovasi: Perangkap Antarmuka
Kunci dari terobosan ini terletak pada cara katalisnya dibuat. Dibandingkan dengan metode tradisional bersuhu tinggi, tim menggunakan strategi “interfacial trapping”. Hal ini melibatkan pembentukan nanopartikel perovskit cesium platinum klorida (Cs₂PtCl₆) langsung pada batas antara dua cairan, dengan cepat pada suhu kamar. Pendekatan yang lembut dan tepat ini memastikan partikel perovskit tersebar secara merata di seluruh permukaan MXene vanadium karbida (V₄C₃Tₓ), sehingga menciptakan struktur hibrida yang sangat terhubung.
Metode ini penting karena menghindari kondisi sulit yang dapat menurunkan kinerja katalis dan membuat produksi skala besar lebih layak dilakukan. MXene bertindak sebagai perancah konduktif, sedangkan perovskit menyediakan situs aktif untuk reaksi kimia.
Produksi Hidrogen: Peningkatan Efisiensi
Katalis Cs₂PtCl₆@V₄C₃Tₓ yang dihasilkan unggul dalam menghasilkan hidrogen bersih. Bahan ini memerlukan sedikit energi untuk memulai reaksi, menghasilkan hidrogen dengan cepat dan konsisten bahkan pada tegangan rendah. Hasil ini mengungguli banyak katalis yang ada, termasuk katalis yang berbahan dasar logam mulia yang mahal.
Lapisan MXene yang sangat konduktif secara efisien memindahkan elektron, sehingga mempercepat reaksi. Nanopartikel perovskit bertindak sebagai katalis terkonsentrasi, memaksimalkan keluaran hidrogen. Efisiensi ini sangat penting karena menurunkan hambatan energi untuk produksi hidrogen sangat penting untuk penerapan teknologi energi ramah lingkungan secara luas.
Konversi Urea: Mengubah Limbah Menjadi Manfaat
Selain produksi hidrogen, katalis juga memecah urea – polutan yang umum ditemukan dalam air limbah pertanian dan industri. Tim menemukan bahwa mengoksidasi urea sebenarnya mengurangi energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan hidrogen. Ini berarti katalis dapat mengubah produk limbah menjadi kontributor yang berguna dalam proses tersebut.
Tindakan ganda ini merupakan keuntungan besar. Daripada memperlakukan air limbah sebagai masalah tersendiri, katalis ini mengintegrasikannya ke dalam siklus produksi hidrogen, sehingga mengurangi polusi dan biaya energi. Pendekatan ini dapat mengubah aliran limbah industri menjadi sumber daya yang berharga.
Kombinasi efisiensi tinggi, kondisi reaksi ringan, dan konversi limbah menjadi sumber daya menempatkan katalis ini sebagai langkah menjanjikan menuju solusi energi dan lingkungan yang berkelanjutan.
Langkah tim selanjutnya adalah meningkatkan produksi dan menguji stabilitas jangka panjang katalis dalam kondisi dunia nyata. Jika berhasil, inovasi ini dapat menurunkan biaya hidrogen bersih secara signifikan dan mengurangi dampak lingkungan dari pembuangan air limbah
