Background

katalis palladium


Ahli Kimia Membuat Katalis  Palladium untuk Sel Bahan Bakar Lebih Efisien.

            Kimia (dari bahasa Arab كيمياء "seni transformasi" dan bahasa Yunani χημεία khemeia "alkimia") adalah ilmu yang mempelajari mengenai komposisi dan sifat zat atau materi dari skala atom hingga molekul serta perubahan atau transformasi serta interaksi mereka untuk membentuk materi yang ditemukan sehari-hari. Kimia juga mempelajari pemahaman sifat dan interaksi atom individu dengan tujuan untuk menerapkan pengetahuan tersebut pada tingkat makroskopik. Menurut kimia modern, sifat fisik materi umumnya ditentukan oleh struktur pada tingkat atom yang pada gilirannya ditentukan oleh gaya antaratom.
            Kimia sering disebut sebagai "ilmu pusat" karena menghubungkan berbagai ilmu lain, seperti fisika, ilmu bahan, nanoteknologi, biologi, farmasi, kedokteran, bioinformatika, dan geologi [1]. Koneksi ini timbul melalui berbagai subdisiplin yang memanfaatkan konsep-konsep dari berbagai disiplin ilmu. Sebagai contoh, kimia fisik melibatkan penerapan prinsip-prinsip fisika terhadap materi pada tingkat atom dan molekul.
            Kimia berhubungan dengan interaksi materi yang dapat melibatkan dua zat atau antara materi dan energi, terutama dalam hubungannya dengan hukum pertama termodinamika. Kimia tradisional melibatkan interaksi antara zat kimia dalam reaksi kimia, yang mengubah satu atau lebih zat menjadi satu atau lebih zat lain. Kadang reaksi ini digerakkan oleh pertimbangan entalpi, seperti ketika dua zat berentalpi tinggi seperti hidrogen dan oksigen elemental bereaksi membentuk air, zat dengan entalpi lebih rendah. Reaksi kimia dapat difasilitasi dengan suatu katalis, yang umumnya merupakan zat kimia lain yang terlibat dalam media reaksi tapi tidak dikonsumsi (contohnya adalah asam sulfat yang mengkatalisasi elektrolisis air) atau fenomena immaterial (seperti radiasi elektromagnet dalam reaksi fotokimia). Kimia tradisional juga menangani analisis zat kimia, baik di dalam maupun di luar suatu reaksi, seperti dalam spektroskopi.
            Kimia juga dapat memberikan manusia kemudahan-kemudan dalam kehidupanPeralatan-peralatan kecil pun membutuhkan tenaga dan banyak tenaga listrik bersumber dari sel bahan bakar (Fuel cell). Sebagaimana peralatan tersebut menjadi semakin kecil permintaan yang sangat mendesak dibutuhkan saat ini adalah mencari cara yang lebih efisien untuk member tenaga untuk peralatan tersebut.
            Beberapa tahun yang lalu, para ahli telah menemukan logam Palladium (Pd), yang merupakan kandidat kuat untuk menyediakan kenaikan tenaga listrik awal (initial boost) yang membantu menyalakan sel bahan bakar. Palladium jauh lebih murah daripada katalis se bahan bakar populer lainnya, Platinum, dan lebih melimpah.
            Para peneliti berusaha mendapatkan pemecahan dengan membuat nanopartikel Palladium dengan area permukaan aktif yang cukup untuk membuat katalis lebih efisien dalam sel bahan bakar sewaktu mencegah partikel dari penggumpalan bersama-sama selama berlangsungnya proses kimia yang menkonversi bahan bakar menjadi listrik. Dua ahli kimia Universitas Brown telah menemukan cara untuk menghadapi tantangan ini.
A platinum alternative: Brown researchers have found a way to create a larger active surface area with palladium nanoparticles to catalyze energy-producing reactions in a fuel cell. (Credit: Image courtesy of Brown University)
            Para ahli melaporkan dalam edisi online “Journal of The American Chemical Society” bahwa mereka telah membuat nanopartikel Palladium dengan luas permukaan 40% lebih besar daripada partikelPalladium yang umumnya tersedia. Katalis Brown juga empat kali tetap utuh daripada katalis yang digunakan sekarang ini. “Pendekatan baru”, kata Vismadeb Mazumder, Mahasiswa S2 yang bergabung dengan professor Kimia , Shouheng Sun pada papernya. “Ini dua kali lebih aktif yang berarti bahwa Anda membutuhkan setengah energy untuk mengakatalisis. Dan ini empat (4) kali lebih satbil”.
            Mazumder dan Sun membuat nanopartikel Palladium berukuran 4,5 nm. Mereka melekatkan nanopartikel tersebu ke platform karbon pada ujung anoda dari sel bahan bakar asam format langsung (direct formic acid fuell cell). Peneliti melakukan hal yang baru yaitu mereka menggunakan / memanfaatkan ikatan lemah ligan-ligan amino untuk menjaga nanopartikel Palladium memisah dan tetap berada pada ukuran yang sama seperti ketika Palladium tersebut dilekatkan pada platform karbon. Dengan tetap menjaga partikel-partikel tersebut memisah dan berukuran seragam, partikel-partikel Palladium tersebut meningkatkan ketersediaan area permukaan pada platform dan memperbesar efisiensi sel bahan bakar (Fuel cell).
            “Ini bekerja lebih baik”, kata Sun. Ada hal yang juga special dari ligan-ligan tersebut adalah “dapat dicuci” dari platform karbon tanpa merusak integritas pemisahan nanopartikel palladium. Hal ini merupakan langkah penting karena usaha sebelumnya untuk memindahkan atau menghilangkan ikatan bahan-bahan yang menyebabkan partikel-partikel kehilangan ukuran kaku mereka dan membentuk gumpalan secara bersama-sama, yang melekat selam reaksi berlangsung.
            Tim Brown mengatakan dalam eksperimen yang menghabiskan waktu 12 jam , katalis Brown kehilangan 16% area permukaan dibandingkan dengan 64% kehilangan areapermukaan pada katalis komersial lainnya. “Kami mengatur keadaan pelemahan dari katalis kami dengan menggunakan pendekatan kami”, kata Mazumder, yang bekerja pada tahun ke dua di Laboratorium Sun. “Kami       membuat nanopartikel Palladium kualitas tinggi, meletakkannya pada penopang atau penahan secara efisien, kemudian memindahkan dari stabilisator secara efisien tanpa mengubah kualitas katalis.”
            Ahli kimia Universitas Brown sekarang mulai memandang pada katalis berbasis Palladium dengan memperbesar aktivitas dan stabilitas untuk aplikasi sel bahan bakar di masa yang akan datang. “Kami ingin membuatnya lebih murah dengan aktivitas yang sama” kata Mazumder.
            Penelitian ini didanai oleh Division of Materials Research of The National Science Foundation dan A Brown Seed Fund.
            Industri kimia adalah salah satu aktivitas ekonomi yang penting. Top 50 produser kimia dunia pada tahun 2004 mempunyai penjualan sebesar USD $587 milyar dengan profit margin sebesar 8.1% dan penegluaran rekayasa (research and development) sebesar 2.1% dari total penjualan kimia.

            Oleh karena itu, para pelajar saat ini dapat membuat suatu penelitian sekecil mungkin agar kelak dapat menjadi ilmuan suksek yang dapat membuat alternative energi di dunia ini.











Categories: Share

Leave a Reply