Sumber: spectrum.ieee.org
Panel surya berlipat ganda di atap dan di taman di seluruh dunia saat komunitas menuntut listrik terbarukan. Tetapi para insinyur di Belgia mengatakan bahwa panel tersebut dapat melakukan lebih dari sekadar menyalakan lampu—mereka juga dapat menghasilkan gas hidrogen di lokasi, memungkinkan keluarga untuk memanaskan rumah mereka tanpa memperluas jejak karbon mereka.
Sebuah tim diKatholieke Universiteit Leuven, atau KU Leuven,katanya sudah berkembangpanel surya yang mengubah sinar matahari langsung menjadi hidrogen menggunakan uap air di udara. Prototipe mengambil uap air dan membaginya menjadi molekul hidrogen dan oksigen. Jika skalanya berhasil, teknologi ini dapat membantu mengatasi tantangan besar yang dihadapi ekonomi hidrogen.
Hidrogen, tidak seperti bahan bakar fosil, tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca atau polusi udara saat digunakan pada kendaraan atau bangunan bertenaga sel bahan bakar. Namun hampir semua hidrogen yang diproduksi saat ini dibuat dengan menggunakanproses industriyang melibatkan gas alam, dan ini pada akhirnya memompa lebih banyak emisi ke atmosfer.
Sejumlah kecil tetapi semakin banyak fasilitas memproduksi hidrogen “hijau” menggunakan elektrolisis, yang memisahkan molekul air menggunakan listrik—idealnya dari sumber terbarukan seperti angin dan matahari. Peneliti lain, termasuk tim di Belgia, sedang mengembangkan apa yang disebut teknologi pemecah air tenaga surya langsung. Ini menggunakan komponen kimia dan biologis untuk memisahkan air secara langsung pada panel surya, tanpa membutuhkan pabrik elektrolisis yang besar dan mahal.
“Menemukan cara untuk membuat hidrogen dengan cara yang lebih mudah atau lebih efisien mungkin merupakan pencarian Cawan Suci,” kataJim Fenton, yang mengarahkanPusat Energi Surya Floridadi Universitas Florida Tengah.
KU Leuvenduduk di kampus berumput di Flanders, wilayah utara Belgia yang berbahasa Belanda. Awal bulan ini, profesorJohan Martensdan timnya diPusat Kimia Permukaan dan Katalisismengumumkan prototipe mereka dapat menghasilkan 250 liter hidrogen per hari rata-rata selama setahun penuh, yang mereka klaim sebagai rekor dunia. Sebuah keluarga yang tinggal di rumah Belgia yang terisolasi dengan baik dapat menggunakan sekitar 20 panel ini untuk memenuhi kebutuhan listrik dan pemanas mereka selama satu tahun penuh, mereka memprediksi.
Panel surya berukuran panjang 1,65 meter—kira-kira setinggi lemari es dapur, atau reporter ini—dan memiliki output daya terukur sekitar 210 watt. Sistem ini dapat mengubah 15 persen energi matahari yang diterimanya menjadi hidrogen, kata tim tersebut. Itu lompatan signifikan dari efisiensi 0,1 persen yang pertama kali mereka capai 10 tahun lalu. (Secara terpisah, peneliti internasional tahun lalumengatakan mereka mencapai19 persen efisiensi dalam memproduksi hidrogen dari pemisahan air matahari langsung.)
Namun, laboratorium Martens bungkam tentang teknologinya.Tom Bosserez, seorang peneliti pasca-doktoral, menolak untuk mengungkapkan secara spesifik, dengan alasan masalah kekayaan intelektual. Dia hanya mengatakan bahwa lab mengkhususkan diri dalam "katalis, membran, dan adsorben."
“Menggunakan keahlian kami di bidang ini, kami dapat mengembangkan sistem yang sangat efisien dalam mengambil air dari udara dan memecahnya menjadi hidrogen dengan menggunakan energi matahari,” tulis Bosserez dalam email. Ditanya tentang beberapa tantangan teknik yang mereka hadapi selama satu dekade pengembangan, dia berkata, "Bagian tersulit adalah mengeluarkan air dari udara."
Makalah akademis menawarkan petunjuk yang tersebar tentang teknologi, meskipun Bosserez mengatakan penelitian mereka “melampaui apa yang kami publikasikan.” Dalam beberapa tahun terakhir, para insinyur telah mempelajari kemanjuran berbagai bahan, termasuk berpori, multi-persimpangansel surya silikondengan "dimensi pori skala mikrometer";katalis film tipisterbuat dari mangan (III) oksida; dan poli (vinil alkohol)membran pertukaran anionmelibatkan larutan kalium hidroksida dan katalis berbasis nikel.
Martens mengatakan secara umum bahwa timnya menggunakan "bahan baku murah" sebagai pengganti logam mulia dan komponen mahal lainnya. “Kami ingin merancang sesuatu yang berkelanjutan yang terjangkau dan dapat digunakan secara praktis di mana saja,”katanya kepada VRT, sebuah jaringan penyiaran publik di Belgia.
Para peneliti berencana untuk menguji prototipe mereka di sebuah rumah di kota pedesaan Oud-Heverlee. Hidrogen akan disimpan dalam bejana tekan kecil di bawah tanah selama bulan-bulan musim panas, kemudian dipompa ke seluruh rumah selama musim dingin. Jika semuanya berjalan sesuai rencana, Martens mengatakan tim dapat memasang 20 panel di rumah, atau membangun sistem lingkungan yang lebih besar untuk memungkinkan keluarga lain menggunakan hidrogen "hijau".
Fenton, dari Florida Solar Energy Center, mengatakan masih terlalu dini untuk menentukan apakah atau kapan panel surya penghasil hidrogen dapat menjadi layak secara ekonomi. Teknologi ini masih dalam tahap pengembangan yang sangat awal, dan—khususnya di Amerika Serikat—bahan bakar pemanas yang ada seperti gas alam relatif murah. Namun, seiring upaya negara-negara untuk mengatasi perubahan iklim, dan karena semakin banyak komunitas memasang infrastruktur energi terbarukan lokal seperti atap surya, ia melihat peran potensial untuk sistem hidrogen ini.
“Jika aplikasinya berhasil, mungkin akan sangat baik untuk menghasilkan hidrogen yang dapat saya simpan dan gunakan untuk memanaskan rumah saya, untuk memasak, mungkin menjalankannya di mobil sel bahan bakar saya,” kata Fenton. “Ini adalah jenis peluang futuristik. Tapi itu masih sesuatu yang perlu kita persiapkan.”