Bayangkan jika transportasi berat seperti truk dan kapal bisa beroperasi tanpa emisi karbon sama sekali. Kini, impian itu semakin dekat menjadi kenyataan berkat terobosan material solar yang mampu meningkatkan produksi hidrogen hingga delapan kali lipat.
Sementara kendaraan listrik cocok untuk mobil penumpang, keterbatasan densitas energi dan waktu pengisian membuatnya kurang praktis untuk aplikasi berat. Truk jarak jauh, kapal, hingga pesawat membutuhkan alternatif yang lebih efisien.
"Mobil penumpang bisa menggunakan baterai, tapi truk berat, kapal, atau pesawat tidak dapat mengandalkan baterai untuk menyimpan energi," jelas Jianwu Sun, profesor di Universitas Linköping, Swedia. "Untuk transportasi ini, kita perlu sumber energi bersih dan terbarukan. Hidrogen adalah kandidat yang tepat."
Sistem Berlapis Menghasilkan Lompatan Performa
Tim Sun mengembangkan material revolusioner yang dapat memproduksi hidrogen dari air menggunakan sinar matahari. Struktur berlapis ini menggabungkan tiga komponen: silikon karbida kubik (3C-SiC), kobalt oksida (Co₃O₄), dan lapisan katalis nikel hidroksida (Ni(OH)₂).
"Ini struktur yang sangat kompleks. Fokus kami dalam penelitian ini adalah memahami fungsi setiap lapisan dan bagaimana mereka meningkatkan sifat material," kata Sun.
Ketika terpapar sinar matahari, material ini menghasilkan muatan listrik yang memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Tantangan utama dalam sistem seperti ini adalah rekombinasi muatan, di mana muatan positif dan negatif saling menghilangkan sebelum memicu reaksi.
Dengan mengintegrasikan tiga lapisan tersebut, material mencapai pemisahan muatan yang lebih baik. Tim melaporkan peningkatan performa delapan kali lipat dibanding menggunakan 3C-SiC sendirian.
Saat ini, hampir semua hidrogen di pasar adalah "hidrogen abu-abu" yang diproduksi menggunakan bahan bakar fosil. Satu metrik ton hidrogen abu-abu dapat menghasilkan hingga 10 ton CO₂, yang justru merusak perannya sebagai bahan bakar bersih.
Sebaliknya, "hidrogen hijau" menggunakan listrik terbarukan untuk memecah air. Meski begitu, metode ini masih sering bergantung pada sumber energi di luar sinar matahari langsung. Tim Sun bertujuan mengurangi ketergantungan tersebut.
Target Efisiensi 10 Persen Masih di Depan
Meskipun menjanjikan, teknologi ini belum siap secara komersial. Sebagian besar material saat ini untuk pemecahan air tenaga surya beroperasi pada efisiensi 1-3 persen saja.
Agar "hidrogen hijau" dapat berkembang, material harus mencapai efisiensi minimal 10 persen. Sun yakin target ini dapat dicapai dalam 5-10 tahun ke depan.
Mencapai tolok ukur tersebut akan menandai titik balik bagi ekonomi hidrogen. Hal ini memungkinkan produksi hidrogen berbiaya rendah dan bebas karbon dalam skala yang cukup besar untuk mendukung penggunaan industri dan transportasi.
