Metode unik untuk menciptakan bahan bakar dari air telah ditemukan!

Sebuah metode unik dan murah untuk menghasilkan bahan bakar modern yang bersih tengah dikembangkan. Ide dasar yang digunakan adalah menggunakan energi matahari untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen yang terkandung di dalamnya. Hidrogen yang telah dipisahkan kemudian digunakan sebagai penyusun bahan bakar setelah terlebih dahulu diolah secara kimia.

Dua ilmuwan dari University of Chicago’s Institute for Molecular Engineering (IME) dan University of Wisconsin telah membuat sebuah kontribusi penting yang berguna untuk “memanen” hidrogen yang terkandung dalam air dengan menggunakan sinar matahari. Hasil eksperimen mereka telah dipostingkan secara online di Nature Communications pada 26 Oktober lalu.

Kyoung-Shin Choi dan Giulia Galli, dua ilmuwan itu, bekerjasama untuk meningkatkan efisiensi “pemanenan hidrogen” dengan menggunakan satu elektroda yang menyerap foton matahari dan pada saat yang sama meningkatkan aliran elektron dari satu elektroda ke elektroda yang lain. Eksperimen yang mereka lakukan bertujuan untuk memahami pemisahan hidrogen dari air pada skala atomik.

Latar Belakang

Sejauh ini, ketika para ilmuwan menciptakan elektroda yang mampu menangkap foton matahari, mereka menggunakan sebanyak mungkin spektrum matahari untuk “membangkitkan” elektron pada elektroda sehingga dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain. Sebagai informasi, elektron harus berpindah dengan mudah dari elektroda ke counter-elektroda untuk memungkinkan terciptanya arus listrik. Sampai saat ini para ilmuwan harus melakukan manipulasi untuk meningkatkan penyerapan foton dan pergerakan elektron sehingga mereka dapat menciptakan arus listrik yang stabil.

Eksperimen

Choi dan Tae Woo Kim, peneliti postdoctoral menemukan bahwa jika mereka memanaskan elektroda yang terbuat dari senyawa semikonduktor Bismuth Vanadate hingga 350°C sembari mengalirkan gas nitrogen padanya, maka beberapa nitrogen akan meresap ke dalam senyawa Bismuth Vanadate. Penyerapan nitrogen akan meningkatkan penyerapan foton dan pergerakan elektron.

Peran Nitrogen

Galli dan Yuan Ping, seorang mahasiswa postdoctoral di Caltech, menemukan bahwa nitrogen membantu proses ekstraksi atom oksigen dari Bismuth Vanadate dan menyebabkan “cacat” pada senyawa tersebut. Cacat senyawa ini akan meningkatkan transfer elektron. Satu fakta menarik yang ditemukan adalah nitrogen yang telah meresap dalam senyawa memungkinkan transportasi elektron secara independen. Hal ini berarti bahwa nitrogen (yang meresap dalam senyawa) mampu menurunkan energi yang diperlukan untuk mentransfer elektron dari satu posisi ke posisi lain (digunakan untuk memisahkan atom hidrogen dalam air). Pemaksimalan energi matahari akan dimungkinkan dengan konsep penyerapan nitrogen ini.

Kesimpulan yang diambil oleh keempat peneliti diatas adalah bahwa ketika teori dan eksperimen diaplikasikan secara bersamaan maka pemahaman akan suatu obyek penelitian akan jauh lebih mudah tercapai dan mungkin bisa mendorong berbagai penemuan baru. Dalam hal ini, konsep penyerapan nitrogen ke dalam senyawa Bismuth Vanadate adalah langkah awal dalam memaksimalkan pemisahan atom hidrogen dalam air dengan menggunakan energi matahari.

Credit: Science Daily, Wikipedia: Elektrolisis Air, Wikipedia: Bismuth Vanadate.