Pernahkah Anda membayangkan masa depan di mana kendaraan dan industri berat beroperasi tanpa emisi karbon? Para ilmuwan Korea Selatan baru saja membawa kita selangkah lebih dekat ke realitas itu.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Hee-Tak Kim dari KAIST, bekerja sama dengan Dr. Gisu Doo dari Korea Institute of Energy Research (KIER), telah mengembangkan metode baru untuk menghasilkan hidrogen murni tanpa menggunakan platinum yang mahal. Terobosan ini berpotensi menurunkan biaya produksi hidrogen secara signifikan dan mempercepat adopsinya di seluruh dunia.
Hidrogen telah lama dianggap sebagai salah satu solusi energi bersih yang menjanjikan. Metode produksi yang disebut proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) mampu menghasilkan hidrogen murni hanya dengan menggunakan air dan listrik. Namun, ketergantungan PEMWE pada logam langka dan mahal seperti platinum dan iridium telah menjadi hambatan utama.
Tim peneliti Korea Selatan berhasil mengidentifikasi masalah utama dalam sistem PEMWE konvensional. Mereka menemukan adanya "efek pencekikan" (pinch-off effect) yang terjadi di antara katalis iridium oksida (IrOx), ionomer (elektrolit padat), dan substrat titanium. Efek ini menghambat aliran elektron dan mengurangi efisiensi sistem.
Solusi yang mereka temukan ternyata sederhana namun efektif: mengubah ukuran partikel katalis. Melalui serangkaian eksperimen dan simulasi komputer, tim menemukan bahwa partikel IrOx yang lebih besar dari 20 nanometer menciptakan lebih sedikit zona pencekikan. Hal ini memungkinkan elektron mengalir lebih bebas antara katalis dan substrat, meningkatkan kinerja sistem tanpa perlu menggunakan platinum.
Selain itu, tim juga mengoptimalkan struktur lapisan katalis untuk mengurangi gangguan dari ionomer sambil mempertahankan aktivitas katalitik yang kuat. Desain baru ini berhasil mengatasi trade-off antara aktivitas dan konduktivitas yang selama ini dianggap tidak mungkin diatasi.
"Penelitian ini menghadirkan strategi desain antarmuka baru yang dapat menyelesaikan masalah konduktivitas antarmuka, yang selama ini menjadi bottleneck dalam teknologi elektrolisis air berkinerja tinggi," ujar Profesor Kim. "Dengan memastikan kinerja tinggi bahkan tanpa bahan mahal seperti platinum, ini akan menjadi batu loncatan untuk mewujudkan ekonomi hidrogen."
Terobosan ini tidak hanya membuka pintu menuju sistem elektrolisis yang lebih terjangkau, tetapi juga memperkuat posisi Korea Selatan dalam upaya global menuju energi berkelanjutan. Studi ini telah dipublikasikan dalam jurnal Energy & Environmental Science.
Implikasi dari penelitian ini sangat luas. Dengan menurunnya biaya produksi hidrogen, kita bisa melihat adopsi yang lebih cepat dalam berbagai sektor, mulai dari transportasi hingga industri berat. Ini adalah langkah penting menuju masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan.
Meskipun masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengoptimalkan teknologi ini, terobosan ini menunjukkan bahwa solusi inovatif seringkali datang dari pemahaman mendalam tentang masalah fundamental. Dengan terus mendorong batas-batas ilmu pengetahuan dan teknologi, kita semakin dekat untuk mewujudkan dunia yang bebas dari ketergantungan pada bahan bakar fosil.
