Kimia Anorganik 2 Dalam Blogku

Ilmuwan dalam bidang material di Universitas Washington St. Louis telah mengembangkan sebuah teknik agar katalis fuel cell bimetalik bekerja lebih efisien, lebih cepat, serta dua hingga lima kali lebih efektif dibandingkan dengan katalis komersial yang ada saat ini. Teknik baru ini memungkinkan teknologi fuel cell jadi lebih murah, sehingga dapat diterapkan dan dipergunakan di masa datang, selain itu dapat memberikan solusi untuk mencari sumber energi alternatif yang lebih bersih untuk dunia.

Younan Xia, Ph.D yang juga merupakan Profesor James M. McKelvey (sebutan professor sebagai penghargan yang diberikan untuk rektor oleh komunitas CMI di Amerika) dalam bidang Teknik Biomedis di Universitas Washington memimpin sejumlah peneliti di Universitas yang sama dan peneliti di laboratorium Nasional Brookhaven untuk mengembangkan katalis bimetal dendrite dengan inti Paladium dan dendrite berupa Platinum dengan panjang berkisar antara 7 dan 9 nanometer.

Dendrite merupakan mineral/logam yang mengkristal pada mineral atau logam yang lain membentuk cabang-cabang sehingga berbentuk seperti pohon. Jadi logam utamanya sebagai inti merubakan batang pohon sedangkan cabang-cabangnya merupakan logam lain, oleh sebab itulah disebut sebagai katalis bimetal. Sebagai inti Xia menggunakan logam Paladium dan dendritenya berupa logam Platinum.

Para peneliti tersebut mensintesis katalis bimetal dendrite Pd-Pt dengan cara mereduksi larutan K2PtCl4 dengan L-asam askorbat (vitamin C) dengan kehadiran kristal nano Paladium dalam berbagai bentuk. Hasil dendrite Pd-Pt memiliki luas permukaan yang sangat besar sehingga hal ini sangat bernilai untuk sejumlah aplikasi lain selain untuk fuel cell, disamping itu katalis bimetal dendrite Pd-Pt ini sangat kuat dan stabil.

Xia melakukan test katalisnya tersebut untuk mereduksi oksigen di fuel cell untuk menentukan berapa jumlah arus listrik yang dihasilkan pada katode fuel cell. Hasil yang diperoleh menyatakan bahwa katalist bimetal nanodendritenya pada suhu kamar dua setengah kali lebih efektif dan lima kali lebih aktif dibandingkan dengan katalis komersial yang lain, sedangkan pada suhu 60 0C yaitu suhu rata-rata fuel cell beroperasi hasilnya hampir memenuhi target yang telah dicanangkan oleh Departemen Energi USA.

Departemen Energi USA menyatakan bahwa untuk kesuksesan penggunaan fuel cell secara komersial maka ukuran katalis platinum yang ada di fuel cell harus dikurangi hingga 4 kali hal ini bertujuan mengurangi biaya pembuatan fuel cell, mengingat mahalnya dan keterbatasan suplai Platinum di dunia. Dan teknik yang digunakan oleh para peneliti di Universitas Washington diperkirakan menjadi solusi hal tersebut.

“Ada dua cara untuk membuat katalis lebih efektif”, kata Xia. “Pertama adalah mengontrol ukuran, membuatnya lebih kecil, dimana hal ini akan membuat katalis memiliki area yang luas dengan jumlah masa yang lebih sedikit. Yang kedua adalah mengatur posisi atom di permukaan katalis”. Dengan teknik ini kami melakukan keduanya. Anda dapat memiliki pengaturan heksagonal atau segiempat pada permukaan katalis, tapi kami lebih memilih pengaturan heksagonal dikarenakan semua orang tahu bahwa pengaturan heksagonal jauh lebih baik untuk mereduksi oksigen.

Kami sangat senang dengan teknik ini, dan juga dengan performa katalis baru ini. Xia menyatakan bahwa “seeded growth” menjadi teknik yang sangat bagus untuk mengontrol bentuk dan komposisi katalis nano yang disintesis dalam larutan. Dan teknik ini menjadi teknik yang membuat Xia dan teamnya meperoleh bentuk katalis yang khusus.

“Apabila Anda bekerja dengan ukuran atom, maka atom-atom akan cenderung teragregasi sehingga mengurangi luas area”, kata Xia. “Kunci dari teknik kami adalah kemampuan untuk menjaga masing-masing cabang dendrite Platinum tetap, dan tidak bertendensi untuk teragregasi, kami juga dapat memastikan pengaturan atom Platinum dalam setiap cabang sehingga meningkatkan aktifitas katalis yang dihasilkan”.

Xia dan teamnya telah mengeksplorasi kemungkinan penambahan logam mulia seperti logam emas pada katalis bimetal tersebut, sehingga nantinya akan dihasilkan katalis trimetalik. Seperti yang telah kita ketahui bahwa emas memiliki kemampuan untuk mengoksidasi karbon monoksida, membuatnya menjadi katalis yang lebih baik untuk mengoksidasi CO sebagai hasil samping pembakaran bahan bakar yang berbahaya. “Emas akan membuat katalis lebih stabil, lebih tahan lama, dan kuat-memberikan katalis ke tingkat yang lebih terkontrol”, kata Xia.

Referensi:
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090514153022.htm
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/324/5932/1302
http://www.thefreedictionary.com/Dendrites