Cara memproduksi hidrogen hijau digunakan pembangkit hidrogen dan listrik berasal dari tenaga matahari. Selain mengganti fosil maka emisi karbon pun berkurang.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINUSTRI.co.id – Fraunhofer (sumber): Penggunaan pembangkit hidrogen bertujuan untuk memproduksi hidrogen hijau yang dihasilkan tenaga matahari. Sebagian besar hidrogen hijau berguna untuk menggantikan bahan bakar fosil di masa depan—sekaligus berupaya menurunkan emisi karbon.
Melalui pengerjaan proyek penelitian bersama Neo-PEC dan peneliti spesialis dari Fraunhofer, mereka tengah mengembangkan modul tandem secara mandiri dan andal: dalam memproduksi hidrogen hijau dengan menggunakan pembangkit hidrogen yang dihasilkan oleh tenaga matahari.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Modul buatan para peneliti tidak memerlukan pemasangan reaktor tandem-PEC (photoelectrochemical cell). Sedangkan hidrogen merupakan titik awal yang penting dalam mengubah proses industri untuk mengurangi dampak perubahan iklim.
Akan tetapi, bahan bakar yang terbakar tanpa melepaskan CO2 juga harus diproduksi tanpa jejak karbon (limbah) jika hal itu memungkinkan simpul peneliti.
Salah satu cara klasik untuk mencapai tujuan itu adalah proses elektrolisis, di mana listrik digunakan untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen.
Jika listrik yang dibutuhkan untuk elektrolisis berasal dari sumber energi terbarukan seperti panel surya, maka hasilnya adalah hidrogen hijau yang ramah lingkungan.
Akan tetapi, elektroliser yang dibutuhkan untuk proses produksi hidrogen hijau biasanya berukuran besar dan sistemnya sangat kompleks. Harga peralatan pun sangat mahal dan memerlukan perawatan tinggi sedangkan persediaan peralatan semakin sedikit—terutama di tengah perkembangan kebijakan iklim global saat ini.
Pembangkitan hidrogen tenaga surya
Penggunaan langsung energi matahari untuk memisahkan air dengan menggunakan apa yang disebut sel fotoelektrokimia atau photoelectrochemical cell (PEC) yang merupakan alternatif atau pilihan yang menarik.
Dalam proyek penelitian bersama Neo-PEC, para peneliti dari tiga lembaga Fraunhofer berkumpul untuk mengembangkan solusi modular yang memungkinkan pembangkitan hidrogen yang sangat fleksibel dan tersedianya pasokan energi surya.
Inti dari pengembangan para ahli Fraunhofer ini adalah modul PEC tandem. Ini mirip dengan fotovoltaik tradisional, tetapi dengan satu perbedaan penting yakni bahwa listrik tidak dihasilkan untuk keperluan elektrolisis di tempat lain. Seluruh proses berlangsung di lingkungan satu unit yang sama.
Kehati-hatian diperlukan selama ini. Oleh karena proses menghasilkan hidrogen dan oksigen, struktur harus dirancang untuk menjaga pemisahan yang ketat antara kedua elemen selama pembangkitan dan seterusnya.
Untuk menghasilkan sel tandem, para ahli melapisi kaca pelampung atau pelat standar yang tersedia di pasar secara komersial dam dengan bahan semikonduktor di kedua sisinya. Saat sinar matahari mengenai kaca, salah satu sisi modul menyerap cahaya dengan panjang gelombang pendek.
Pada saat yang sama, cahaya dengan panjang gelombang panjang melewati lapisan atas kaca dan diserap di sisi sebaliknya. Modul melepaskan hidrogen di sisi sebaliknya atau katoda dan oksigen di sisi atas, yaitu sisi anoda.
Selama jangka waktu proyek tiga tahun, para ilmuwan Fraunhofer meneliti dan mengembangkan bahan semikonduktor dengan kemurnian tinggi, yang mereka terapkan dengan menggunakan metode pelapisan ultra-lembut.
Apakah memungkinkan peningkatan hasil hidrogen dari metode tersebut?
“Kami menggunakan fase uap untuk membentuk lapisan setebal beberapa nanometer pada kaca. Struktur yang dibuat dalam proses ini memiliki dampak besar pada aktivitas reaktor, selain sifat material sebenarnya, yang juga telah kami optimalkan,” papar Dr. Arno Görne, Manajer grup Bahan Fungsional untuk Mikrosistem Hibrid dari Institut Fraunhofer yang membidangi Teknologi Keramik dan Sistem IKTS.
Elemen fotovoltaik yang terhubung dalam modul memasok sistem dengan tegangan tambahan – sebuah turbo yang mempercepat aktivitas sekaligus meningkatkan efisiensi.
Hasil temuan para ahli adalah reaktor dengan luas permukaan aktif setengah meter persegi. Terpisah dari oksigen, dan menghasilkan hidrogen, yang dapat ditangkap dan diukur secara langsung.
Saat ini, satu modul yang terkena sinar matahari sesau kondisi di Eropa dapat menghasilkan lebih dari 30 kilogram hidrogen per tahun pada lahan seluas 100 meter persegi. Atau dengan kata lain bahwa hasil itu mampu menggerakkan sebuah mobil hidrogen dengan menempuh jarak 15.000 hingga 20.000 kilometer.
“Dalam hal dimensi sel tandem, kami dibatasi oleh fakta bahwa modul membagi air secara langsung, tetapi listrik juga perlu disalurkan dari satu sisi ke sisi lain untuk mencapai tujuan. Ketika luas modul meningkat, peningkatan resistensi mempunyai efek yang tidak menguntungkan pada sistem. Saat ini, format yang ada terbukti optimal. Solusi ini stabil, kuat, dan jauh lebih besar dibandingkan solusi serupa lainnya,” tutur Dr. Arno Görne.
Elemen kompak dapat dihubungkan sesuai kebutuhan tanpa efek samping negatif, dari satu modul hingga area yang luas – sebuah keuntungan signifikan bagi solusi Fraunhofer.
Menghubungkan keahlian di proyek ini dan telah selesai dikerjakan oleh para ahli. Temuan mereka merupakan contoh keberhasilan kolaborasi lintas institusi dan kombinasi keahlian Fraunhofer yang saling melengkapi.
Fraunhofer IKTS meneliti bahan dan pengolahan untuk lapisan fotoaktif. Kolega mereka di Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST menyumbangkan pengalaman mereka dalam menggunakan deposisi uap fisik untuk melapisi area yang luas.
Desain reaktor, produksi berbiaya rendah dan andal, serta evaluasi modul selanjutnya berada di tangan mantan pengalaman di Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics CSP.
Mitra proyek melakukan banyak uji lapangan yang menunjukkan pengoperasian modul dan interkoneksi yang stabil dan lancar.
Para peneliti merencanakan langkah selanjutnya. Pertama, mereka berencana untuk melanjutkan keberhasilan kolaborasi lintas lembaga dalam proyek tindak lanjut.
Kedua, mereka bermaksud untuk mengembangkan lebih lanjut solusi mereka ke berbagai arah melalui kerja sama dengan sektor swasta – untuk pembangkitan dan pembangkit listrik terdesentralisasi yang langsung, aman, dan efisien. pasokan hidrogen.
Hidrogen hijau adalah hidrogen yang dihasilkan melalui proses yang ramah lingkungan, biasanya menggunakan energi terbarukan seperti energi matahari, angin, atau air.
Dirangkum dari beberapa sumber, 10 negara besar yang telah mengembangkan hidrogen hijau secara signifikan meliputi adalah Jerman, Jepang, – Korea Selatan, Australia, Amerika Serikat, Kanada, Belanda, Norwegia, Prancis, dan Spanyol.
Sementara Indonesia memiliki potensi besar untuk pengembangan hidrogen hijau dengan potensi sumber daya energi terbarukan yang melimpah dan posisinya sebagai negara kepulauan.
Pemerintah Indonesia, melalui Kementerian ESDM dan PLN, telah mengembangkan proyek hidrogen hijau dan menargetkan ekspor hidrogen hijau mulai tahun 2030 demikian theconversation.com.
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form