Bagaimana sebuah nanopartikel bewarna dapat berkontribusi untuk keamanan mobil berbahan bakar hidrogen ?

Jika kamu jalan-jalan ke kota tua di Eropa, kamu akan menemukan jendela-jendela gereja tua yang bewarna hidup, cerah, dan indah. Rahasia dari warna cerah tersebut adalah dispersi nanopartikel logam seperti emas dan perak yang dicampur di dalam material gelas jendela. Nanopartikel adalah partikel berukuran nanometer. Satu nanometer kira-kira seribu kali lebih kecil dari ukuran bakteri.

Nanopartikel logam memiliki kemampuan menghamburkan cahaya dengan warna tertentu, tergantung material dan dimensinya. Fenomena ini secara fisika disebut plasmonik. Selama berabad-abad, nanopartikel bewarna cerah ini hanya dipakai sebatas karya seni saja.

Di era modern, diketahui bahwa warna nanopartikel tersebut dapat berubah ketika terdapat molekul di sekelilingnya. Artinya, kita dapat memanfaatkan fenomena ini sebagai prinsip aplikasi sensor!

Di penelitian saya, secara spesifik saya meneliti tentang penggunaan nanopartikel plasmonik untuk mendeteksi gas hidrogen.



Mengapa gas hidrogen?

Kamu mungkin pernah mendengar mobil berbahan bakar hidrogen. Hidrogen merupakn alternatif pembawa energi yang bersih dan bebas polutan gas rumah kaca maupun partikulat berbahaya. Hidrogen dapat diperoleh dengan mengurai molekul air (H2O) yang tidak terbatas ketersediaanya. Hidrogen dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar mobil, kapal feri, bus atau truk.



Sayangnya, hidrogen adalah gas yang sangat mudah terbakar ketika bercampur dengan oksigen di udara. Faktanya, dibutuhkan lebih kecil percikan api untuk membakar hidrogen dibandingkan bensin! Di sisi lain, gas hidrogen tidak memiliki bau dan tidak kasat mata sehingga sensor dibutuhkan untuk membantu kita mendeteksi hidrogen ketika terjadi kebocoran selama operasi.



Logam apa yang saya gunakan sebagai nanopartikel?

Dikenal secara umum sebagai logam perhiasan, palladium (Pd) memiliki sifat fisika/kimia yang unik karna secara alami menyerap hidrogen, dapat dianalogikan seperti spons menyerap air!

Ketika menyerap hidrogen, warna nanopartikel palladium berubah sesuai dengan konsentrasi nanopartikel disekelilingnya. Prinsip inilah yang saya manfaatkan sebagai sensor hidrogen menggunakan palladium.





Riset saya….

Meskipun terdengar sederna, pada faktanya sangat banyak tantangan yang harus dilalui agar sensor hidrogen dapat diaplikasikan di dunia industri. Tantangan-tantangan tersebut misalnya kecepatan respon sensor yang harus sesuai standart tertentu. Belum lagi, ketika beroperasi, sensor palladium juga terekspos kontaminan-kontaminan lain yang dapat mengganggu akurasi sensor dan stabilitasnya.

Riset saya berkutat pada penelitian nanopartikel palladium untuk deteksi hidrogen dan optimisasi desain nanopartikel tersebut untuk mendorong performa yang maksimum, mendekati persyaratan industri terdepan. Optimisasi ini saya dan tim lakukan pada level nanometer menggunakan teknik dan instrumen nanosains-nanoteknologi yang termutakhir.



Impian kami…

..adalah suatu saat nanti, sensor hidrogen yang saya dan tim saya kembangkan dapat berkontribusi pada sistem keamanan kendaraan-kendaraan berbahan bakar hidrogen. Dengan demikian, secara tidak langsung kami juga memberi sumbangsih terhadap sistem energi yang lebih bersih dan ramah lingkungan bagi bumi.









Iwan Darmadi

Peneliti post-doctoral di Chalmers University of Technology, Swedia

https://www.linkedin.com/in/iwandarmadi/

https://orcid.org/0000-0002-5921-9336

Unduh versi pdf dari artikel ini di kolom download