Teknologi baru dapat membantu memberi daya pada perangkat portabel seperti telepon satelit dan radio.
Partikel silikon super kecil bereaksi dengan air untuk menghasilkan hidrogen hampir secara instan, menurut peneliti Universitas Buffalo.
Dalam serangkaian percobaan, para ilmuwan menciptakan partikel silikon berbentuk bola berdiameter sekitar 10 nanometer. Ketika dikombinasikan dengan air, partikel-partikel ini bereaksi untuk membentuk asam silikat (produk sampingan yang tidak beracun) dan hidrogen - sumber energi potensial untuk sel bahan bakar.
Tampilan dekat nanopartikel silikon bulat berdiameter sekitar 10 nanometer. Dalam Nano Letters, ilmuwan UB melaporkan bahwa partikel-partikel ini dapat membentuk dasar teknologi baru yang menghasilkan hidrogen untuk aplikasi daya portabel. Kredit: Grup Riset Swihart, Universitas di Buffalo.
Reaksi tidak memerlukan cahaya, panas atau listrik, dan juga menciptakan hidrogen sekitar 150 kali lebih cepat dari reaksi serupa menggunakan partikel silikon selebar 100 nanometer, dan 1.000 kali lebih cepat dari silikon curah, menurut penelitian.
Temuan ini muncul online di Nano Letters pada 14 Januari. Para ilmuwan dapat memverifikasi bahwa hidrogen yang mereka buat relatif murni dengan menguji berhasil dalam sel bahan bakar kecil yang bertenaga kipas.
"Ketika menyangkut pemisahan air untuk menghasilkan hidrogen, silikon nanosized mungkin lebih baik daripada pilihan yang lebih jelas yang telah dipelajari orang untuk sementara waktu, seperti aluminium," kata peneliti Mark T. Swihart, profesor teknik kimia dan biologi UB dan direktur kekuatan strategis universitas dalam Sistem Nanostructured Terintegrasi.
"Dengan pengembangan lebih lanjut, teknologi ini dapat membentuk dasar dari pendekatan 'hanya menambahkan air' untuk menghasilkan hidrogen sesuai permintaan," kata peneliti Paras Prasad, direktur eksekutif Institut Laser, Photonics, dan Biofotonik (ILPB) UB dan Profesor Terhormat SUNY di Departemen Kimia, Fisika, Teknik Elektro dan Kedokteran UB. "Aplikasi paling praktis adalah untuk sumber energi portabel."
Swihart dan Prasad memimpin penelitian, yang diselesaikan oleh para ilmuwan UB, beberapa di antaranya memiliki afiliasi dengan Universitas Nanjing di Cina atau Universitas Korea di Korea Selatan. Folarin Erogbogbo, asisten profesor riset di ILPB UB dan lulusan PhD UB, adalah penulis pertama.
Kecepatan di mana partikel 10-nanometer bereaksi dengan air mengejutkan para peneliti. Dalam waktu kurang dari satu menit, partikel-partikel ini menghasilkan lebih banyak hidrogen daripada partikel 100-nanometer yang dihasilkan dalam waktu sekitar 45 menit. Laju reaksi maksimum untuk partikel 10-nanometer adalah sekitar 150 kali lebih cepat.
Gambar mikroskop elektron transmisi menunjukkan nanopartikel silikon bulat berdiameter sekitar 10 nanometer. Partikel-partikel ini, dibuat di laboratorium UB, bereaksi dengan air untuk menghasilkan hidrogen dengan cepat, menurut penelitian baru UB. Kredit: Grup Riset Swihart, Universitas di Buffalo.
Swihart mengatakan perbedaan itu disebabkan oleh geometri. Ketika mereka bereaksi, partikel yang lebih besar membentuk struktur nonsferis yang permukaannya bereaksi dengan air lebih mudah dan kurang seragam daripada permukaan partikel bola yang lebih kecil, katanya.
Meskipun dibutuhkan energi dan sumber daya yang signifikan untuk menghasilkan bola silikon super kecil, partikel-partikel ini dapat membantu menghidupkan perangkat portabel dalam situasi di mana air tersedia dan portabilitas lebih penting daripada biaya rendah. Operasi militer dan perjalanan berkemah adalah dua contoh skenario semacam itu.
"Sebelumnya tidak diketahui bahwa kita dapat menghasilkan hidrogen ini dengan cepat dari silikon, salah satu unsur paling berlimpah di Bumi," kata Erogbogbo. “Penyimpanan hidrogen yang aman merupakan masalah yang sulit meskipun hidrogen adalah kandidat yang sangat baik untuk energi alternatif, dan salah satu aplikasi praktis dari pekerjaan kami adalah memasok hidrogen untuk tenaga sel bahan bakar. Bisa jadi kendaraan militer atau aplikasi portabel lainnya yang berada di dekat air. ”
“Mungkin alih-alih membawa bensin atau diesel generator dan tangki bahan bakar atau paket baterai besar ke lokasi perkemahan (sipil atau militer) di mana air tersedia, saya mengambil sel bahan bakar hidrogen (jauh lebih kecil dan lebih ringan dari generator) dan beberapa plastik kartrid silikon nanopowder dicampur dengan aktivator, "kata Swihart, membayangkan aplikasi masa depan. "Maka saya bisa menyalakan radio satelit dan telepon, GPS, laptop, pencahayaan, dll. Jika saya mengatur waktu dengan benar, saya bahkan bisa menggunakan kelebihan panas yang dihasilkan dari reaksi untuk menghangatkan air dan membuat teh."
Melalui Universitas Buffalo