Ying Cheung & Nathan Amery
Hidrogen adalah energi hijau yang berkelanjutan, tetapi sebagian besar “terkunci” dalam molekul air di Bumi. Untuk mengekstraksi hidrogen dari air, elektrolisis menggunakan listrik dari energi Matahari digunakan untuk memisahkan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi efisiensinya rendah dan tidak hemat biaya.
Namun, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Zheng Xiao Guo dan Profesor David Lee Phillips dari Laboratorium Bersama HKU-CAS pada Bahan Baru dan Departemen Kimia Universitas Hong Kong (HKU) telah menemukan proses fotokatalitik untuk pemisahan air, menghasilkan hidrogen yang efisien dengan menggunakan cahaya matahari yang tampak.
Temuan penelitian terbaru ini dipublikasikan secara daring di jurnal ilmiah terkemuka, Energy & Environmental Science.
“Fotokatalis yang dioptimalkan menunjukkan peningkatan 800 persen dalam generasi H2 (6323 μmol h−1 g−1) dan peningkatan efisiensi kuantum sekitar 5 kali lipat (QE420 nm = 5,08%).”
Konsep Baru untuk Menggunakan Fotokatalis untuk Menghasilkan H2 Secara Efisien
Di masa lalu, penelitian untuk meningkatkan pembangkitan hidrogen yang efisien dari air menggunakan cahaya matahari terutama dimulai dari beberapa aspek, termasuk pengembangan fotokatalis untuk konversi energi yang digerakkan oleh Matahari dengan peningkatan aktivitas, efisiensi, dan daya tahan, sebagian besar dengan cara pemisahan muatan, transfer, dan pemanfaatan. Namun, transfer multielektron yang kompleks, kopling proton, dan dinamika menengah dapat memengaruhi jalur fotokatalitik, kinetika, dan efisiensi, yang belum dipahami dengan baik.
Tim peneliti menemukan proses fundamental baru dari mekanisme fotokatalitik yang dimediasi proton untuk meningkatkan dinamika foto, pemisahan muatan, dan karenanya efisiensi keseluruhan, dari karbon nitrida yang didoping fosfor interstitial, g-C3N4.
Mekanisme yang dimediasi proton in-situ menunjukkan peran baru molekul air, tidak hanya sebagai pelarut atau reaktan tetapi sebagai pengubah struktur pita katalis yang efektif dalam desain keseluruhan proses fotokatalitik yang efektif.
Profesor Guo berkata, “Investigasi spektroskopi akan memberi lebih banyak cahaya pada wawasan mekanistik sains dan teknologi.” (osc)
