Para peneliti di Universitas Sydney telah menemukan bahwa menambahkan molibdenum ke dalam baja, dikombinasikan dengan logam karbida, secara signifikan meningkatkan kemampuannya untuk memerangkap hidrogen, sehingga berpotensi memecahkan masalah penggetasan hidrogen. Terobosan ini, dengan menggunakan tomografi probe atom kriogenik yang canggih, dapat membuka jalan bagi solusi transportasi dan penyimpanan hidrogen skala besar, yang penting untuk transisi ke ekonomi hidrogen.
Menyelesaikan penggetasan adalah pertanyaan bernilai miliaran dolar.
Mengapa hidrogen menyebabkan baja menjadi rapuh dan retak merupakan teka-teki besar bagi para insinyur dan peneliti yang ingin mengembangkan solusi transportasi dan penyimpanan skala besar untuk era hidrogen – sebuah era yang diharapkan akan dipimpin oleh Australia pada tahun 2030.
Mereka sekarang mungkin selangkah lebih dekat untuk memahami bagaimana hidrogen mempengaruhi baja, berkat penemuan baru Universitas Sydney riset. Para peneliti menemukan bahwa menambahkan unsur kimia molibdenum ke baja yang diperkuat dengan logam karbida secara nyata meningkatkan kemampuannya untuk memerangkap hidrogen.
Diterbitkan di Komunikasi Alamtemuan ini didemonstrasikan oleh tim yang dipimpin oleh Wakil Rektor Pro (Penelitian – Perusahaan dan Keterlibatan) Profesor Julie Cairney dan Dr. Yi-Sheng (Eason) Chen, dan termasuk Dr. Ranming Liu dan Ph.D. calon Pang-Yu Liu.
Mereka menggunakan teknik mikroskop canggih yang dipelopori di Universitas Sydney, yang dikenal sebagai kriogenik atom probe tomografi, memungkinkan pengamatan langsung distribusi hidrogen dalam material.
“Kami berharap penelitian ini akan membawa kita lebih dekat untuk mengungkap secara pasti mengapa penggetasan hidrogen terjadi pada baja, sehingga membuka jalan bagi solusi skala besar untuk pengangkutan dan penyimpanan hidrogen,” kata Profesor Cairney, yang berbasis di Pusat Mikroskopi dan Mikroanalisis Australia, dimana penelitian tersebut dilakukan.
Penggetasan hidrogen adalah proses dimana hidrogen menyebabkan material berkekuatan tinggi seperti baja menjadi rapuh dan retak. Para peneliti mengatakan hal ini adalah salah satu hambatan terbesar dalam transisi menuju ekonomi hidrogen karena hal ini mencegah hidrogen disimpan dan diangkut secara efektif pada tekanan tinggi. Hal ini membuat pemahaman dan pemecahan masalah penggetasan menjadi pertanyaan bernilai miliaran dolar di pasar energi terbarukan.
“Masa depan ekonomi hidrogen skala besar sebagian besar bergantung pada masalah ini. Hidrogen terkenal berbahaya; sebagai atom dan molekul terkecil, ia meresap ke dalam material, lalu memecahkan dan menghancurkannya. Untuk dapat memproduksi, mengangkut, menyimpan, dan menggunakan hidrogen secara efektif dalam skala besar, hal ini bukanlah hal yang ideal,” kata Dr Chen.
Deloitte memperkirakan pasar hidrogen ramah lingkungan dapat mencapai USD$1,4 triliun pada tahun 2050.
Bagaimana prosesnya bekerja
Molibdenum ditambahkan ke baja, digabungkan dengan elemen lain untuk membentuk keramik yang sangat keras yang dikenal sebagai ‘karbida’. Karbida sering ditambahkan ke baja untuk meningkatkan daya tahan dan kekuatannya.
Dengan menggunakan teknik mikroskop canggih, para peneliti melihat atom hidrogen yang terperangkap berada di inti situs karbida, menunjukkan bahwa penambahan molibdenum membantu memerangkap hidrogen. Hal ini dibandingkan dengan baja titanium karbida patokan yang tidak menunjukkan mekanisme perangkap hidrogen yang sama.
“Penambahan molibdenum membantu meningkatkan adanya kekosongan karbon – cacat pada karbida yang dapat menangkap hidrogen secara efektif,” kata Dr Chen.
Penambahan molibdenum hanya mewakili 0,2 persen dari total baja, yang menurut para peneliti menjadikannya strategi yang hemat biaya untuk mengurangi penggetasan. Para peneliti yakin niobium dan vanadium juga memiliki efek serupa pada baja.
Referensi: “Rekayasa perangkap hidrogen logam-karbida dalam baja” oleh Pang-Yu Liu, Boning Zhang, Ranming Niu, Shao-Lun Lu, Chao Huang, Maoqiu Wang, Fuyang Tian, Yong Mao, Tong Li, Patrick A. Burr, Hongzhou Lu, Aimin Guo, Hung-Wei Yen, Julie M. Cairney, Hao Chen dan Yi-Sheng Chen, 25 Januari 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-45017-4
Studi ini didanai oleh Linkage Project dari Australian Research Council, Early Career Industry Fellowship, Future Fellowship, LIEF, University of Sydney (Postdoctoral) Fellowship 2019, dan Taiwan-University of Sydney Scholarship.
