Daya Tahan Sel Smoltek untuk Elektrolisis Hidrogen

Perlu mengetahui daya tahan sel Smoltek untuk elektrolisis hidrogen melalui uji coba: apakah ketahanan akan berhasil yang dilakukan selama 1000 jam dengan menggunakan 0,2 mg iridium per cm2.

Penulis/editor: Rayendra L Toruan

mmINDUSTRI.co.id – Smoltek Nanotech Holding AB (sumber): Daya tahan sel Smoltek untuk elektrolisis hidrogen telah diketahui oleh manajemen Smoltek Nanotech Holding AB (baca: Smoltek) belum lama ini.

Presiden Smoltek Hydrogen, Ellinor Ehrnberg dengan gembira mengumumkan keberhasilan hasil pengujian bahan sel perusahaannya yang digunakan untuk elektroliser PEM (Proton Exchange Membrane). 

Grup perusahaan Smoltek Hydrogen memproduksi hidrogen selama 1.000 jam operasional yang dilakukan secara berkelanjutan dengan menggunakan muatan katalis hanya 0,2 mg iridium/cm2. 

Pengujian jangka panjang menunjukkan bahwa serat nano di dalam sel tidak menimbulkan korosi, dan selanjutnya Smoltek mampu mengadaptasi material tersebut ke kebutuhan spesifik melalui kerja sama dengan para pelanggan di Swedia markas utama perusahaan itu.

Elektrolisis hidrogen adalah proses kimia yang menggunakan arus listrik untuk memisahkan molekul air (H2O) menjadi dua unsur hidrogen (H2) dan oksigen (O2). 

Prinsip ini digunakan sejak abad ke-19, dan saat ini semakin menarik perhatian sebagai metode yang efisien untuk menghasilkan gas hidrogen.

Perusahaan grup Smoltek berhasil menyelesaikan pengujian jangka panjang terhadap material baru yang dikembangkan perusahaan untuk sel elektroliser PEM (Proton Exchange Membrane). 

Selama 1000 jam operasi yang berkelanjutan, pada 2 A/cm2, Smoltek memproduksi hidrogen dengan hanya 0,2 mg iridium/cm2 tanpa terjadi degradasi struktur nano di dalam sel. 

Bahan tersebut—terdiri dari struktur nano karbon yang dilindungi korosi, membentuk salah satu lapisan dalam sel elektroliser. Teknologi ini bertujuan untuk secara signifikan mengurangi jumlah iridium yang digunakan sebagai katalis untuk menghasilkan hidrogen.

“Kami membuktikan bahwa teknologi kami dengan serat nano karbon, dilapisi dengan platinum, menciptakan struktur yang stabil pada elektroda anoda dalam elektroliser PEM,” cerita Ellinor Ehrnberg, Presiden Smoltek Hydrogen. 

Analisis kompetitif Smoltek menunjukkan bahwa perusahaan ini satu-satunya yang memiliki solusi yang berfungsi untuk elektroda sisi anoda, yang tahan lama dan menciptakan luas permukaan besar untuk katalis iridium. 

“Hal ini merupakan tonggak penting bagi perusahaan dan bahan pembicaraan tim  Smoltek dengan mitra kolaborasi,” lanjut Ellinor Ehrnberg.

Memperdalam penjelasan bosnya, Kepala Pengembangan  Smoltek, Fabian Wenger menjelaskan bahwa pengukuran kinerja sel penuh menunjukkan bahwa Smoltek memiliki kinerja yang sebanding dengan solusi konvensional, dengan jumlah iridium yang hanya sepersepuluh.

Iridium merupakan logam yang sangat langka dan tahan korosi yang sifat fisik dan kimianya berupa logam yang keras, rapuh, dan berkilau dari kelompok platinum. Logam ini sangat jarang dan memiliki ketahanan terhadap korosi yang tinggi. 

Pada suhu kamar, iridium berbentuk padat dan memiliki karakteristik densitas yang tinggi demikian laman chemistrycool.com   

Selama 10 jam pertama pengujian yang dilakukan oleh tim Smoltek, tegangan naik dari 2,1 menjadi 2,5 volt, kemudian hanya meningkat sedikit. Hal ini bukanlah hal yang aneh untuk proses seperti ini di lingkungan laboratorium.

Hal itu adalah sesuatu yang akan dioptimalkan pada langkah berikutnya melalui kolaborasi dengan pelanggan, misalnya dengan menggunakan berbagai jenis iridium dan mungkin juga ruthenium ungkap Fabian Wenger.  

“Hal yang paling dipertanyakan selama pengembangan teknologi ini adalah bagaimana cara menciptakan lapisan platinum yang komprehensif sehingga dapat melindungi serat nano karbon dari korosi,” lanjut Ellinor Ehrnberg. 

Ellinor Ehrnberg melanjutkan, setelah 1.000 jam pengoperasian terus-menerus pada suhu 60°C, struktur serat tetap utuh yang membuat manajemen bangga menyatakan bahwa Smoltek berhasil   memecahkan pertanyaan paling penting baik dari mitra daa pesaing: bagaimana membuat struktur nano yang stabil untuk lapisan iridium yang sangat tipis? 

Elektroda anoda Smoltek Hydrogen dengan struktur nano utuh setelah 1.000 jam pengoperasian terus menerus pada 2 A/mc2 di lingkungan yang sangat korosif.

Kemajuan besar dalam waktu singkat

Dalam waktu singkat, Smoltek Hydrogen membuat kemajuan besar dalam mengurangi secara signifikan jumlah iridium di elektroda sisi anoda dalam sel elektroliser dengan menggunakan serat nano sebagai struktur katalisis dalam tumpukan sel. 

Pada musim semi 2023, Smoltek menunjukkan bahwa teknologi material yang dikembangkan dengan serat nano yang dilindungi korosi dapat mengurangi jumlah iridium sebesar 80 persen dibandingkan dengan material konvensional (0,5 mg iridium/cm2 dibandingkan dengan 2,5 mg iridium/cm2). 

Ini merupakan pengujian awal jangka panjang dengan prototipe awal bahan sel.

“Di laboratorium pengembangan dan pengujian kami sendiri, H2LAB, termasuk kolaborasi dengan peneliti dan mitra terkemuka dunia, kami mampu mempercepat penelitian dan pengembangan, yang telah meningkatkan kinerja bahan sel kami untuk elektroliser PEM,” tutur Ellinor Ehrnberg.

Smoltek Hydrogen bertujuan untuk mengurangi jumlah iridium dalam sel elektroliser menjadi 0,1 mg/cm2. Ini merupakan ambisi yang sejalan dengan tujuan industri hidrogen untuk dapat meningkatkan produksi elektroliser untuk produksi hidrogen bebas fosil dalam skala besar. 

Iridium adalah logam mulia yang sangat mahal dan kritis dengan pasokan terbatas. Saat ini biayanya sekitar SEK 1,7 juta/kg dan diperkirakan akan menelan biaya sekitar SEK 8 juta/kg pada tahun 2030.

Smoltek Hydrogen sedang mengembangkan bahan berbasis nanofiber vertikal untuk lapisan transpor berpori anoda dalam sel elektroliser PEM. 

Bahannya terdiri dari lapisan titanium berpori yang disinter dengan serat nano, pelindung korosi platina konformal, dan katalis iridium (lapisan nanopartikel tipis iridium). 

Bahan itu merupakan salah satu lapisan dalam sel elektroliser. Saat memproduksi elektroliser, sejumlah besar sel elektroliser digunakan dengan mencampur ke dalam tumpukan sel—merupakan elemen utama dalam elektroliser karena di sinilah elektrolisis berlangsung dan hidrogen diproduksi.

Smoltek mengembangkan teknologi proses dan konsep untuk memecahkan masalah rekayasa material tingkat lanjut di beberapa sektor industri. 

Smoltek adalah perusahaan pengembangan dan berwawasan ke depan mengenai waktu pemasaran, volume produksi, dan tingkat harga harus ditafsirkan sebagai perkiraan dan bukan komitmen.

Meski Smoltek Hydrogen belum secara khusus mengumumkan rencana ekspansi ke Indonesia namun, sebagai perusahaan yang berfokus pada teknologi sel bahan bakar dan elektrolisis hidrogen, mereka (mungkin) mempertimbangkan pasar global yang berkembang pesat, termasuk Indonesia.

Salah satu Perusahaan dari Swedia adalah ACWA Power yang telah mengambil beberapa langkah konkret dalam mengembangkan proyek energi di Indonesia.

Contohnya,  Pembangkit Listrik Tenaga Surya Mengapung (Floating Solar PV) yang digarap ACWA Power dengan kontrak dari PT Perusahaan Listrik Negara (PLN). ACWA Power membangun dua proyek pembangkit listrik tenaga surya mengapung (floating solar PV) yang berlokasi di Indonesia Timur.

Selanjutnya, proyek Saguling dengan kapasitas 60 MWac, dan proyek Singkarak adalah proyek tenaga surya mengapung dengan kapasitas 50 MW.

Kita tunggu teknologi elektrolisis hidrogen buatan Smoltek Nanotech Holding AB diterapkan di Indonesia.