KALBARNEWS.CO.ID (SWISS) - Para ilmuwan dari Sekolah Politeknik Federal Lausanne, Swiss, dan Universitas Bath, Inggris, telah mengembangkan membran karbon yang sangat efisien yang mampu memisahkan hidrogen dari gas lain. Oksigen Membantu Menciptakan Membran Ultra-Tipis Untuk Pemurnian Hidrogen
Ketebalannya hanya 10 nanometer, yang sepuluh ribu kali lebih tipis daripada rambut manusia. Faktor kunci dalam pembuatannya adalah penambahan sejumlah kecil oksigen, yang secara radikal mengubah struktur internalnya, sekaligus meningkatkan laju aliran hidrogen dan akurasi pemisahannya dari nitrogen.
Dalam industri, hidrogen jarang diperoleh dalam bentuk murni. Biasanya dicampur dengan nitrogen, metana, karbon dioksida, dan zat lainnya. Teknologi yang kompleks dan intensif energi digunakan untuk pemurnian, seperti pemisahan kriogenik atau adsorpsi tekanan tinggi.
Namun, pilihan yang lebih ekonomis adalah membran yang bertindak sebagai saringan molekuler yang memungkinkan beberapa gas untuk melewatinya dengan mudah sementara menghalangi gas lainnya.
Masalahnya adalah sistem seperti itu memungkinkan gas untuk melewatinya dengan cepat tetapi tidak memisahkannya dengan baik, atau memisahkannya dengan baik tetapi beroperasi terlalu lambat.
Para peneliti mencoba memecahkan masalah ini dengan pendekatan yang tidak konvensional. Mereka menggunakan polimer (4-vinilpiridin) yang dipanaskan pada substrat nikel pada suhu sekitar 500 °C, mengubahnya menjadi lapisan karbon ultra-tipis.
Saat memanaskan polimer, para ilmuwan menambahkan sedikit oksigen ke atmosfer – tidak lebih dari 0,8%. Biasanya, teknologi membran menganggap oksigen tidak diinginkan karena dapat mengoksidasi dan merusak material. Namun, dalam kasus ini, oksigen ternyata bertindak sebagai semacam 'gunting molekuler': ia memutus ikatan karbon terlemah, membentuk sistem pori-pori ultra-kecil yang lebih kompleks di dalam membran.
Akibatnya, pori-pori dengan berbagai ukuran terbentuk secara bersamaan di dalam material tersebut. Daerah yang lebih sempit secara efektif memerangkap molekul nitrogen berukuran besar, sementara saluran yang lebih lebar memungkinkan hidrogen untuk melewatinya dengan cepat. Kombinasi dari dua jenis struktur ini memungkinkan efisiensi pemisahan gas yang luar biasa tinggi.
Hasilnya tidak biasa untuk teknologi membran: membran setebal hanya 10 nanometer memungkinkan hidrogen melewatinya dengan sangat cepat, sementara hampir tidak memungkinkan nitrogen melewatinya. Biasanya, dalam teknologi membran, Anda harus memilih antara laju aliran tinggi dan pemisahan gas yang baik.
Selain itu, banyak material berbasis karbon seiring waktu mengalami apa yang disebut penuaan: strukturnya secara bertahap menjadi lebih padat, dan kinerjanya menurun. Dalam penelitian baru ini, membran tersebut mempertahankan kinerja yang stabil selama lebih dari 190 jam operasi terus menerus pada suhu 150 °C.
Para peneliti percaya bahwa teknologi ini mungkin dibutuhkan untuk pemurnian hidrogen dalam industri amonia dan pengolahan gas alam. Pada saat yang sama, metode produksinya sendiri tampak relatif sederhana dan cepat: siklus pembuatan membran lengkap membutuhkan waktu kurang dari dua setengah jam, yang meningkatkan peluang pengembangan skala industri. (Tim Liputan)
Editor : Aan
