TANJUNGPURA.ID (RUSIA) – Para ilmuwan dari Institut Fisika Keadaan Padat Osipyan di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (RAS) telah mensintesis nanosfer berongga dari kaca kuarsa untuk menyimpan molekul hidrogen.
Solusi ini memungkinkan untuk mempertahankan H2 pada suhu rendah untuk jangka waktu yang lama. Hasil penelitian tersebut telah dipublikasikan dalam jurnal Fuel.
Meskipun energi hidrogen sedang digembar-gemborkan, penggunaan H2 secara komersial masih terhambat oleh berbagai kesulitan yang terkait dengan penyimpanan dan pengangkutannya.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Di tingkat industri, tidak ada satu pun material yang tersedia yang mampu menampung hidrogen dalam jumlah besar dan melepaskannya dengan mudah.
Solusi yang memungkinkan telah ditawarkan oleh para ilmuwan dari Institute of Solid State Physics RAS, yang telah menyarankan hidrogen dapat disimpan dalam nanosfer berongga yang terbuat dari silikon dioksida, atau silika (SiO2), yang merupakan bagian dari kaca kuarsa.
Untuk memperoleh nanosfer, para penulis menggunakan prototipe berbentuk bola yang terbuat dari kaca organik untuk membentuk wadah hidrogen masa depan.
Pada tahap pertama penelitian, para ilmuwan menciptakan cangkang silikon dioksida dengan melakukan reaksi kimia antara air dan senyawa organik yang mengandung silikon pada permukaan prototipe.
Dengan membakar prototipe dan cangkang di sekitarnya pada suhu beberapa ratus derajat, mereka memperoleh wadah yang terbuat dari kaca kuarsa yang kedap terhadap banyak zat kecuali hidrogen. Nanosfer berongga yang dihasilkan berdiameter 289 nanometer, sedangkan cangkangnya setebal 25 nanometer.
Dalam percobaan selanjutnya, para ilmuwan menjenuhkan nanosfer dengan hidrogen pada suhu 140 derajat Celsius dan tekanan 75.000 bar (75.000 kali lebih tinggi dari tekanan atmosfer).
Hasilnya, rasio hidrogen terhadap silikon dioksida adalah 0,94, yang merupakan kandungan hidrogen tertinggi dalam kaca kuarsa hingga saat ini. Kurang dari sepertiga hidrogen masuk ke dalam rongga bola, dan sisanya masuk ke dalam cangkangnya.
Analisis menunjukkan bahwa di bawah tekanan eksternal normal dan suhu minus 193 derajat Celsius (pada suhu yang lebih tinggi, hidrogen dengan cepat meninggalkan nanosfer), molekul hidrogen membentuk gas di rongga nanosfer dan larutan padat di cangkangnya.
Akibatnya, kepadatan gas di rongga nanosfer 52 kali lebih tinggi daripada pada tekanan normal. Yang terpenting, bentuk nanosfer tetap tidak berubah setelah diisi dengan hidrogen pada tekanan tinggi.
Sebagai bagian dari penelitian, para ilmuwan memutuskan untuk menentukan berapa lama partikel yang disintesis dapat mempertahankan hidrogen yang tersimpan dalam nitrogen cair, yaitu pada suhu yang sangat rendah (minus 196 derajat Celsius).
Mereka menemukan bahwa kandungan hidrogen dalam nanosfer turun hingga 14% dalam tiga hari pertama dalam kondisi ini, lalu berhenti berubah kemudian. Ini berarti bahwa nanosfer yang dihasilkan dapat digunakan untuk penyimpanan dan pengangkutan gas hidrogen dalam jangka panjang.
“Silikon dioksida adalah material yang ramah lingkungan dan terjangkau. Selain itu, isotop hidrogen, seperti deuterium dan tritium, dianggap sebagai komponen bahan bakar utama untuk fusi termonuklir terkendali, yang dapat memberi manusia sumber energi yang tak terbatas.
Bola-bola yang telah kami sintesis dapat digunakan sebagai wadah untuk deuterium dan tritium, dan dapat menjadi target bahan bakar yang menjanjikan dalam fusi termonuklir inersia terkendali, sebuah area di mana teknologi sedang aktif dikembangkan di seluruh dunia,” kata Vadim Efimchenko, pemimpin proyek dan kandidat ilmu fisika dan matematika, seperti dikutip oleh Yayasan Sains Rusia.
