Menyimpan sinar matahari untuk hari hujan: Katalis baru menawarkan penyimpanan energi hijau yang efisien

The Legend of The Blue Sea Ep 07 (SUB: KOR, ENG, IND) Full HD (Juli 2019).

Anonim

Kita tidak bisa mengendalikan ketika angin bertiup dan ketika matahari bersinar, mencari cara efisien untuk menyimpan energi dari sumber alternatif tetap menjadi masalah penelitian yang mendesak. Sekarang, sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Profesor Ted Sargent di Fakultas Sains & Teknik Universitas Toronto mungkin memiliki solusi yang terinspirasi oleh alam.

Tim ini telah merancang katalis yang paling efisien untuk menyimpan energi dalam bentuk kimia, dengan memecah air menjadi hidrogen dan oksigen, seperti halnya tumbuhan selama fotosintesis. Oksigen dilepaskan tanpa bahaya ke atmosfer, dan hidrogen, sebagai H2, dapat diubah kembali menjadi energi menggunakan sel bahan bakar hidrogen.

"Hari ini di pertanian surya atau ladang angin, penyimpanan biasanya disediakan dengan baterai. Tetapi baterai mahal, dan biasanya hanya dapat menyimpan sejumlah energi yang tetap, " kata Sargent. "Itu sebabnya menemukan cara yang lebih efisien dan sangat skalabel untuk menyimpan energi yang dihasilkan oleh energi terbarukan adalah salah satu tantangan besar di bidang ini."

Anda mungkin telah melihat demonstrasi sains sekolah menengah yang populer di mana guru membagi air menjadi unsur-unsur komponennya, hidrogen dan oksigen, dengan menjalankan listrik melaluinya. Saat ini, ini membutuhkan begitu banyak masukan listrik sehingga tidak praktis untuk menyimpan energi dengan cara ini — terlalu banyak energi yang dihasilkan hilang dalam proses penyimpanannya.

Katalisator baru ini memfasilitasi bagian evolusi oksigen dari reaksi kimia, membuat konversi dari H2O menjadi O2 dan H2 lebih hemat energi daripada sebelumnya. Efisiensi intrinsik bahan katalis baru lebih dari tiga kali lebih efisien daripada katalis state-of-the-art terbaik.

Katalis baru ini terbuat dari logam tungsten, besi, dan kobalt yang melimpah dan murah, yang jauh lebih murah daripada katalis mutakhir berdasarkan logam mulia. Ini menunjukkan tidak ada tanda-tanda degradasi selama lebih dari 500 jam aktivitas berkelanjutan, tidak seperti katalis lain yang efisien tetapi berumur pendek. Pekerjaan mereka diterbitkan hari ini di jurnal Science terkemuka.

"Dengan bantuan prediksi teoritis, kami menjadi yakin bahwa termasuk tungsten dapat mengarah pada katalis berevolusi oksigen yang lebih baik. Sayangnya, pekerjaan sebelumnya tidak menunjukkan bagaimana mencampur tungsten secara homogen dengan logam aktif seperti besi dan kobalt, " kata Dr. Bo Zhang, salah satu penulis utama studi tersebut. "Kami menemukan cara baru untuk mendistribusikan katalis secara homogen dalam gel, dan sebagai hasilnya membangun perangkat yang bekerja sangat efisien dan kuat."

Penelitian ini menyatukan para insinyur, ahli kimia, ilmuwan material, matematikawan, fisikawan, dan ilmuwan komputer di tiga negara. Mitra utama dalam studi teoretis-eksperimental bersama ini adalah tim ahli teori terkemuka di Stanford University dan SLAC National Accelerator Laboratory di bawah kepemimpinan Dr. Aleksandra Vojvodic. Kolaborasi internasional termasuk peneliti di Universitas Sains & Teknologi Cina Timur, Universitas Tianjin, Laboratorium Nasional Brookhaven, Sumber Cahaya Kanada dan Fasilitas Radiasi Sinkrotron Beijing.

"Tim mengembangkan strategi sintesis bahan baru untuk mencampur berbagai logam secara homogen - dengan demikian mengatasi kecenderungan campuran multi-metal untuk dipisahkan menjadi fase yang berbeda, " kata Jeffrey C. Grossman, Morton dan Claire Goulder dan Profesor Keluarga dalam Sistem Lingkungan di Massachusetts. Institut Teknologi. "Karya ini secara mengesankan menyoroti kekuatan ilmu material komputasi yang digabungkan secara ketat dengan teknik eksperimental canggih, dan menetapkan bar yang tinggi untuk pendekatan gabungan seperti itu. Ini membuka jalan baru untuk mempercepat kemajuan dalam bahan yang efisien untuk konversi dan penyimpanan energi."

"Pekerjaan ini menunjukkan kegunaan dari menggunakan teori untuk memandu pengembangan katalis oksidasi air yang ditingkatkan untuk kemajuan lebih lanjut di bidang bahan bakar solar, " kata Gary Brudvig, seorang profesor di Departemen Kimia di Universitas Yale dan direktur Yale Energy Institut Sains.

"Penelitian intensif oleh kelompok Sargent di University of Toronto menyebabkan penemuan bahan oxy-hydroxide yang menunjukkan evolusi oksigen yang diinduksi secara elektrokimia pada overpotential terendah dan tidak menunjukkan degradasi, " kata Profesor Universitas Gabor A. Somorjai dari University of California., Berkeley, seorang pemimpin di bidang ini. "Para penulis harus dipuji atas studi eksperimental dan teoritis gabungan yang mengarah pada temuan yang sangat penting ini."

menu
menu