Sel Bahan Bakar Hidrogen yang Dilindungi Graphene Meningkatkan Efisiensi Truk

Peneliti dari UCLA dan University of California, Irvine merancang katalis platina yang dilindungi kantong-kantong grafena untuk sel bahan bakar hidrogen. Dalam uji percepatan sepanjang 90.000 siklus tegangan, kehilangan daya tercatat kurang dari 1,1%. Angka masa pakai lebih dari 200.000 jam adalah proyeksi dari pengujian, bukan hasil sebuah truk yang sudah beroperasi selama itu.

Sel bahan bakar untuk angkutan berat

Sel bahan bakar mengubah energi kimia hidrogen menjadi listrik, sementara kendaraan mengeluarkan air saat beroperasi. Jarak, muatan, dan waktu berhenti membuat hidrogen menarik untuk sebagian rute angkutan berat. Truk baterai juga dapat sesuai, tergantung rute, infrastruktur pengisian, biaya, dan ketersediaan bahan bakar. Total emisi hidrogen bergantung pula pada cara produksi dan distribusinya.

Mengapa katalis perlu bertahan lebih lama?

Sel bahan bakar membran penukar proton menggunakan katalis untuk mempercepat reaksi. Platina dapat kehilangan aktivitas selama siklus penggunaan. Departemen Energi AS menetapkan sasaran jangka panjang sekitar 30.000 jam untuk keseluruhan sistem sel bahan bakar kendaraan berat. Proyeksi umur satu komponen katalis tidak sama dengan umur seluruh sistem kendaraan.

Nanopartikel platina dalam grafena

Dalam penelitian di Nature Nanotechnology, nanopartikel platina ditempatkan dalam kantong grafena di atas penyangga karbon berpori. Susunan ini membantu mencegah partikel berpindah atau bergabung sambil mempertahankan permukaan yang aktif. Para peneliti tidak menunjukkan sel bahan bakar komersial tanpa platina.

Sumber: UCLA

Hasil percobaan dan batasnya

Menurut UCLA, sel percobaan menghasilkan kepadatan daya sekitar 1,08 W/cm² dengan efisiensi puncak 71,9%. Setelah 90.000 siklus tegangan dipercepat, penurunan daya tetap di bawah 1,1%. Dari data itu peneliti memperkirakan potensi masa pakai katalis lebih dari 200.000 jam. Mereka tidak menguji truk selama 200.000 jam atau membuktikan bahwa tangki, membran, dan seluruh sistem memiliki umur yang sama.

Masih diperlukan uji pada sistem lengkap, kajian produksi skala besar, dan perhitungan biaya. Penelitian ini tidak menetapkan tanggal komersialisasi lima sampai sepuluh tahun ataupun membuktikan bahwa jaringan pengisian hidrogen selalu lebih murah daripada jaringan pengisian listrik.

Penggunaan dan jejak emisi

Angkutan jarak jauh, peralatan berat, dan pembangkit listrik tetap merupakan beberapa kemungkinan penerapan. Kelayakannya perlu dinilai per kasus. Tidak adanya emisi gas buang saat sel beroperasi berbeda dari nol emisi sepanjang rantai produksi, pengangkutan, dan penyimpanan hidrogen.

Linde dan investasi hidrogen

Linde (LIN ) memasok gas industri, termasuk hidrogen. Perusahaan tersebut tidak tercantum sebagai penulis atau mitra penelitian katalis ini. Hasil laboratorium tidak langsung membuktikan perubahan pendapatan atau harga sahamnya.

Berita terbaru Linde

Kesimpulan

Katalis berlapis grafena menunjukkan ketahanan yang baik dalam uji dipercepat. Masa pakai yang sangat panjang tetap merupakan proyeksi laboratorium. Potensinya bagi truk harus diuji bersama seluruh sistem kendaraan dan pasokan hidrogen.

Penelitian dan sumber:

Z. Liu dkk., Pt catalyst protected by graphene nanopockets enables lifetimes of over 200,000 h for heavy-duty fuel cell applications, Nature Nanotechnology 20, 807–814 (2025); UCLA, 25 April 2025.