Krisis energi dapat diselesaikan dengan kunyit dengan kunci ekstrak untuk menciptakan sel bahan bakar yang lebih hijau

EKSTRAK kunyit dapat digunakan untuk membuat sel bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan lebih aman untuk sebagian kecil dari biaya energi, sebuah penelitian menemukan.

Sel bahan bakar adalah perangkat yang menghasilkan listrik melalui reaksi kimia yang tidak melibatkan pembakaran. Mereka dapat digunakan dalam berbagai skala dan situasi — mulai dari menyalakan perangkat elektronik portabel hingga kendaraan dan bahkan seluruh bangunan. Bahan bakar yang paling umum digunakan adalah hidrogen, yang menghasilkan sel yang sangat efisien yang tidak menghasilkan gas rumah kaca sebagai hasil dari operasinya.

Namun, sebagian besar elemen ini bersumber dari gas alam dan bahan bakar fosil lainnya, sehingga ekstraksinya menambah biaya dan dampak lingkungan dari sel bahan bakar hidrogen. Hidrogen yang digunakan dalam sel bahan bakar juga disimpan sebagai gas terkompresi, yang secara inheren membuat penahanan dan pengangkutan bahan bakar menjadi tantangan.

Dalam studi mereka, fisikawan Profesor Apparao Rao dari Clemson Nanomaterials Institute (CNI) di Carolina Selatan dan rekan-rekannya telah mengalihkan perhatian mereka pada potensi untuk menggantikan sel bahan bakar hidrogen dengan yang ditenagai oleh etanol.

Etanol adalah alkohol yang umumnya berasal dari jagung, barley, tebu dan bahan baku pertanian lainnya.

Tidak seperti hidrogen, ia ada sebagai cairan pada kondisi sekitar, membuatnya jauh lebih mudah dan lebih aman untuk disimpan dan diangkut, tetapi ia hadir dengan serangkaian rintangannya sendiri untuk diatasi, khususnya seputar pilihan anoda sel bahan bakar, ada etanol. dioksidasi untuk menghasilkan listrik dan air sebagai produk sampingan.

Insinyur proses Dr Lakshman Ventrapragada, mantan CNI, menjelaskan: “Untuk menjadikannya produk komersial di mana kami dapat mengisi tangki kami dengan etanol, elektroda harus sangat efisien.

“Pada saat yang sama, kami tidak ingin elektroda yang sangat mahal atau substrat polimer sintetik yang tidak ramah lingkungan karena itu mengalahkan tujuan keseluruhan.

“Kami ingin melihat sesuatu yang hijau untuk proses pembangkitan sel bahan bakar dan membuat sel bahan bakar itu sendiri.”

Tumeric

Ekstrak kunyit dapat digunakan untuk membuat sel bahan bakar yang lebih ramah lingkungan dan lebih aman

A cross-section of a hydrogen fuel cell

Sel bahan bakar menghasilkan listrik melalui reaksi kimia yang tidak melibatkan pembakaran

Banyak desain sel bahan bakar bergantung pada platinum sebagai katalis, tetapi logam ini mahal dan dapat menjadi lembam oleh zat antara reaksi seperti karbon monoksida.

Sebaliknya, para peneliti melihat untuk menggunakan nanopartikel emas. Dengan sendirinya, partikel-partikel ini menggumpal, mengurangi luas permukaan yang tersedia untuk reaksi penghasil energi dan karenanya menurunkan efisiensinya.

Namun, ini dapat dihindari ketika nanopartikel distabilkan oleh jaringan kurkumin yang berpori – bahan kimia kuning cerah yang ditemukan dalam kunyit.

Selanjutnya, tim menemukan bahwa campuran emas-kunyit dapat disimpan di permukaan elektroda sel bahan bakar pada arus 100 kali lebih rendah daripada alternatif yang diuji sebelumnya.

Profesor Rao berkata: “Dari semua katalis untuk oksidasi alkohol dalam media basa, yang kami siapkan sejauh ini adalah yang terbaik.”

A stylised impression of how the fuel cell works

Tim melapisi anoda sel mereka dengan nanopartikel emas berlapis kurkumin (Gambar: Sri Sai Prasad Nayak / Lakshman Ventrapragada)

Tumeric powder

Tim menstabilkan nanopartikel emas mereka dengan kurkumin — bahan kimia kuning yang ditemukan dalam kunyit (Gambar: Getty Images)

Profesor Rao menambahkan: “Tanpa lapisan kurkumin ini, kinerjanya buruk.

“Kami membutuhkan lapisan ini untuk menstabilkan dan menciptakan lingkungan berpori di sekitar nanopartikel, dan kemudian mereka melakukan pekerjaan super dengan oksidasi alkohol.

“Ada dorongan besar dalam industri untuk oksidasi alkohol. Penemuan ini adalah pendorong yang sangat baik untuk itu.

“Langkah selanjutnya adalah meningkatkan proses dan bekerja dengan kolaborator industri yang benar-benar dapat membuat sel bahan bakar dan membangun tumpukan sel bahan bakar untuk aplikasi nyata.”

An engine with hydrogen fuel cells

Temuan ini dapat memberikan alternatif yang lebih ramah lingkungan untuk sel hidrogen (Gambar: Getty Images)

Menurut Dr Ventrapragada, temuan mereka mungkin memiliki implikasi di luar sel bahan bakar – dengan aplikasi potensial dalam pengembangan sensor, superkapasitor dan seterusnya.

Dr Ventrapragada menambahkan: “Pada tahap awal proyek, kami tidak membayangkan aplikasi lain yang dapat didukung oleh kurkumin berlapis emas.

“Namun, sebelum akhir eksperimen oksidasi alkohol, kami cukup yakin bahwa aplikasi lain dimungkinkan.

“Meskipun kami tidak memiliki pemahaman yang lengkap tentang apa yang terjadi pada tingkat atom, kami tahu pasti bahwa kurkumin menstabilkan nanopartikel emas dengan cara yang dapat digunakan untuk aplikasi lain.”

Salah satu aplikasi yang telah dieksplorasi oleh tim Profesor Rao adalah sensor yang dapat membantu mendeteksi perubahan tingkat neurotransmitter dopamin, yang telah terlibat dalam kondisi seperti penyakit Parkinson dan gangguan hiperaktivitas defisit perhatian.

Hasil awal menunjukkan bahwa desain sensor mereka dapat digunakan untuk mengukur kadar dopamin dalam sampel urin secara akurat dengan lebih murah daripada pendekatan yang ada.

Temuan lengkap dari penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Nano Energy