Apa itu sel foto elektrokimia (PEC) dan bagaimana ‘PEC’ boleh hasilkan gas hidrogen?

Hidrogen merupakan unsur yang paling banyak di muka bumi dan mempunyai potensi yang sangat besar sebagai sumber tenaga bersih. Di Malaysia, teknologi bahan api hidrogen digunakan sebagai alternatif terkini kepada bahan api fosil dengan kos yang lebih tinggi. Hidrogen boleh digunakan dalam sel fuel (fuel cell) untuk menghasilkan tenaga elektrik, dengan satu-satunya hasil sampingan tindak balas tersebut adalah air. Ini menjadikan hidrogen sebagai alternatif yang menarik berbanding bahan api fosil yang menghasilkan gas rumah hijau dan menyumbang kepada pemanasan global.

Salah satu kelebihan utama teknologi selfuel hidrogen adalah boleh digunakan dalam pelbagai aplikasi. Selfuel hidrogen boleh digunakan untuk menggerakkan kereta, trak, dan bas. Di Malaysia, sektor pengangkutan adalah salah satu punca utama emisi karbon. Dengan menggunakan hidrogen sebagai bahan api alternatif menggantikan petrol atau diesel, Malaysia akan dapat mengurangkan jejak karbonnya serta meningkatkan kualiti udara.

Kelebihan lain teknologi hidrogen adalah ia boleh digunakan sebagai medium untuk menyimpan tenaga. Ini penting kerana sumber tenaga boleh diperbaharui seperti kuasa angin dan solar adalah tidak stabil, berubah-ubah mengikut keadaan cuaca serta mengikut perubahan masa siang atau malam. Dengan menukarkan lebihan tenaga yang terhasil daripada penjanaan elektrik menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui kepada hidrogen, jaminan keselamatan tenaga bagi Malaysia akan lebih tinggi dan boleh dipercayai.

Sel Fotoelektromia (PEC)

PEC ialah teknologi terkini yang sedang dikaji dan diuji di Centre of Hydrogen Energy, Institute of Future Energy, Universiti Teknologi Malaysia untuk menghasilkan tenaga hidrogen bersih. PEC menggunakan cahaya matahari untuk memisahkan molekul air kepada hidrogen dan oksigen menerusi satu langkah penukaran (one step conversion) tenaga solar kepada hidrogen (Solar to Hydrogen, STH). Proses ini menyamai dengan proses fotosintesis, di mana tumbuhan menggunakan cahaya matahari untuk mengubah karbon dioksida dan air menjadi oksigen dan karbohidrat.

PEC terdiri daripada dua elektrod yang diletakkan dalam larutan air beserta pemangkin yang melekap kepada permukaan semikonduktor. Apabila cahaya matahari mengenai elektrod, ia mengaktifkan elektron dalam pemangkin (catalyst), yang kemudian memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen yang terhasil diklasifikasikan sebagai sumber tenaga bersih.

Salah satu kelebihan PEC ialah ia boleh dihasilkan daripada bahan yang murah serta mudah didapati. Ini menjadikan PEC sebagai salah satu alternatif yang menarik berbanding sel solar tradisional, yang dibuat daripada bahan yang lebih mahal dan sukar didapati.

PEC juga mempunyai potensi untuk digunakan dalam pelbagai aplikasi. Sebagai contoh, PEC boleh digunakan untuk menghidupkan lampu serta peralatan dan kelengkapan rumah, kawasan perniagaan, serta seluruh komuniti. Ini sangat penting serta amat berpotensi di Malaysia memandangkan banyak kawasan luar bandar yang berada beratus kilometer daripada bandar tidak mempunyai akses kepada sumber elektrik yang boleh dipercayai.

Masa Depan Tenaga di Malaysia

Teknologi hidrogen dan PEC masih dalam peringkat awal pembangunan di Malaysia. Walau bagaimanapun, terdapat banyak potensi untuk teknologi ini untuk mengubah cara tenaga dihasilkan dan digunakan di negara ini.

Salah satu cabaran yang dihadapi bagi penerimaan Teknologi hidrogen ini adalah kurangnya infrastruktur. Sebagai contoh, terdapat hanya satu stesen pengisian hidrogen di Malaysia, yang menjadikan sukar untuk menggunakan kenderaan bertenaga hidrogen dalam skala besar.

Cabaran lain ialah kos teknologi ini. Walaupun kos teknologi hidrogen dan PEC telah menurun dalam beberapa tahun terkini, ia masih lebih mahal daripada bahan api fosil tradisional. Selain itu, kos pembelian dan pemilikan kereta sel fuel juga menjadi batu penghalang untuk Teknologi hidrogen ini berkembang lebih pesat dan cepat. Walau bagaimanapun, apabila teknologi meningkat dan skala ekonomi dicapai, kos teknologi ini dijangka akan turun dan lebih mampu milik.

Kesimpulannya, masa depan tenaga bersih hidrogen di Malaysia amat berpotensi untuk dibangunkan walaupun terdapat banyak cabaran yang perlu ditempuhi dan diatasi. Teknologi hidrogen dan PEC menawarkan cara untuk memenuhi keperluan tenaga negara sambil mengurangkan jejak karbonnya. Dengan pelaburan yang betul dalam infrastruktur dan teknologi, Malaysia boleh menjadi pemimpin dalam penggunaan dan penjanaan tenaga bersih di rantau ini.

Disediakan oleh: Ts. Dr. Mohd Fadhzir Ahmad Kamaroddin, Prof. Dr. Aishah Abdul
Jalil dan Dr. Tuan Amran Tuan Abdullah

1. Ts. Dr. Mohd Fadhzir Ahmad Kamaroddin
   Pegawai Penyelidik Kanan
   Institute of Future Energy
   Universiti Teknologi Malaysia
2. Prof. Dr. Aishah Abdul Jalil
   Professor dan Pengarah
   Centre of Hydrogen Energy
   Universiti Teknologi Malaysia
3. Dr. Tuan Amran Tuan Abdullah
   Pensyarah Kanan dan Pengurus
   Hydrogen and Fuel Cell Laboratory, Centre of Hydrogen Energy
   Universiti Teknologi Malaysia

SUMBER GAMBAR ARTIKEL : https://rootofscience.com/blog/2021/kimia/hidrogen-definisi-sifat-sejarah-dan-kegunaan/