Ilmuwan Jepang Mengembangkan Sel Bahan Bakar Berbasis Hidrogen

By Ricky Jenihansen, Minggu, 23 April 2023 | 07:00 WIB
Para peneliti mengembangkan membran elektrolit polimer asam sulfonat ultra-densitas tinggi baru untuk sel bahan bakar berbasis hidrogen. (Atsushi Noro)

Sebelum melakukan pemisahan, perusahaan ini merupakan produsen bahan kimia dengan total penjualan terbesar di dunia.

Untuk penelitian ini, membran elektrolit polimer (PEM) itu memiliki konduktivitas proton yang baik sebesar 0,1 S per sentimeter pada 70-90 derajat celsius dalam kondisi lembab. Dalam kondisi ini, proton dapat dilepaskan dari gugus asam sulfonat.

Konduksi proton dalam membran tersebut biasanya bergantung pada mekanisme transpor proton antara proton, gugus asam sulfonat, dan molekul air.

Biasanya, semakin tinggi kerapatan gugus asam sulfonat dalam membran, semakin tinggi kerapatan proton yang dapat dilepaskan dari gugus asam sulfonat.

Oleh karena itu, kerapatan yang lebih tinggi dari gugus asam sulfonat biasanya menghasilkan konduktivitas proton yang lebih tinggi.

Namun, menggunakan proses sintesis konvensional, sulit untuk mensintesis membran elektrolit polimer (PEM) dengan kepadatan tinggi gugus asam sulfonat.

Salah satu komponen kunci sel bahan bakar elektrolit polimer yang ramah lingkungan adalah membran elektrolit polimer. (Shutterstock)

Misalnya, untuk meningkatkan densitas gugus asam sulfonat dalam membran elektrolit polimer (PEM) berbasis poli (asam stirenasulfonat), reaksi sulfonasi harus dilakukan selama berjam-jam atau dalam kondisi yang parah.

Proses tersebut biasanya menggunakan zat pengoksidasi tinggi, seperti asam sulfat berasap dan asam klorosulfonat.

Sayangnya, hal ini menyebabkan reaksi samping yang tidak diinginkan, seperti pembelahan rantai tulang punggung polimer.

Oleh karena itu, untuk menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan selama sintesis polimer, membran elektrolit polimer (PEM) yang tersedia secara komersial biasanya disintesis untuk memiliki gugus asam sulfonat dengan densitas rendah.

Untuk membran elektrolit polimer (PEM) berbasis Nafion atau poli(asam stirenasulfonat) yang tersedia secara komersial seperti Selemion oleh AGC, kapasitas penukar ion (IEC), indeks kerapatan gugus asam, biasanya kurang dari 1,0 meq./g.