Iridium, Logam Langka yang Bisa Membantu Mengubah Air Menjadi Energi Masa Depan

Iridium (Ir) merupakan salah satu logam anggota Platinum Group Metals (PGM) yang dikenal sangat langka, stabil, dan tahan terhadap kondisi korosif. Di alam, iridium umumnya ditemukan bersama logam PGM lain seperti platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), dan osmium (Os). Karena kelangkaannya, iridium sebagian besar diperoleh sebagai produk samping (by-product) dari pengolahan bijih platinum dan nikel.

Meskipun jumlahnya terbatas, iridium memiliki peran penting dalam teknologi energi modern. Salah satu pemanfaatannya adalah sebagai katalis pada Proton Exchange Membrane Water Electrolysis (PEMWE), yaitu teknologi yang menggunakan listrik untuk memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Jika listrik yang digunakan berasal dari energi terbarukan, proses ini dapat membantu menghasilkan hidrogen rendah karbon untuk berbagai kebutuhan energi dan industri (Wang et al., 2022).

Nah, Apa Fungsi Iridium dalam Elektrolisis Air?

Elektrolisis air memisahkan H₂O menjadi hidrogen dan oksigen melalui reaksi:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Salah satu tahap yang paling sulit terjadi pada anoda melalui Oxygen Evolution Reaction (OER), karena reaksinya relatif lambat dan membutuhkan katalis agar berjalan lebih efisien. Dalam elektroliser PEM, iridium biasanya digunakan dalam bentuk iridium oxide (IrO₂ atau IrOₓ) untuk membantu mempercepat reaksi tersebut.

Menurut Thao et al. (2023), material berbasis iridium termasuk katalis OER yang paling menjanjikan dalam kondisi asam karena memiliki kombinasi aktivitas katalitik dan kestabilan yang baik. Banyak material lain dapat bekerja sebagai katalis, tetapi sebagian lebih mudah mengalami korosi atau kehilangan aktivitas pada lingkungan asam elektroliser PEM. Karena itu, iridium berperan seperti “pemulus jalan” yang membantu reaksi elektrokimia berlangsung lebih efektif.

Jadi, Apakah Iridium Bisa Membantu Menghasilkan Energi Masa Depan?

Iridium dapat membantu produksi hidrogen melalui elektrolisis air menjadi lebih efektif, terutama ketika digunakan pada elektroliser PEM. Teknologi ini dapat merespons perubahan pasokan listrik dengan cepat sehingga cocok dikombinasikan dengan energi surya dan angin yang produksinya tidak selalu stabil.

Hidrogen yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku industri, media penyimpanan energi, maupun pembawa energi untuk aplikasi tertentu. Dalam proses tersebut, iridium tidak menghasilkan energi secara langsung, tetapi membantu mempercepat salah satu reaksi penting dalam elektrolisis air. Oleh karena itu, logam yang digunakan dalam jumlah kecil ini dapat memberikan kontribusi penting terhadap pengembangan teknologi hidrogen berbasis energi terbarukan.

Tantangannya: Iridium Sangat Langka

Kelangkaan iridium menjadi tantangan utama jika elektroliser PEM digunakan dalam skala besar. Karena itu, penelitian saat ini berfokus pada cara menggunakan iridium dalam jumlah lebih sedikit tanpa mengurangi aktivitas dan ketahanan katalis. Pendekatan yang dikembangkan antara lain memperkecil ukuran partikel, menggunakan material pendukung, serta mencampurkan iridium dengan unsur lain (Fan et al., 2020).

Venkatesan et al. (2024) melaporkan pengembangan katalis dengan kandungan sekitar 0,2 mg iridium per cm² yang mampu mempertahankan performa selama lebih dari 2.000 jam dalam pengujian mereka. Penggunaan iridiumnya sekitar sepuluh kali lebih rendah dibandingkan kondisi acuan yang digunakan dalam penelitian tersebut. Temuan ini menunjukkan bahwa masa depan teknologi PEM tidak selalu membutuhkan lebih banyak iridium, tetapi membutuhkan pemanfaatan iridium yang semakin efisien.

Kesimpulan

Iridium (Ir) merupakan logam PGM yang sangat langka, tetapi memiliki aktivitas katalitik dan ketahanan yang baik dalam kondisi asam. Dalam teknologi PEM water electrolysis, iridium digunakan terutama sebagai katalis pada anoda untuk membantu mempercepat Oxygen Evolution Reaction dalam proses pemisahan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peran tersebut membuat iridium menjadi salah satu material penting dalam pengembangan teknologi hidrogen berbasis energi terbarukan.

Tantangan utama terletak pada ketersediaannya yang terbatas sehingga penggunaan iridium perlu dibuat semakin hemat dan efisien. Pengembangan nanopartikel, material pendukung, dan katalis campuran menjadi beberapa strategi untuk mengurangi kebutuhan iridium tanpa kehilangan performa. Dengan pendekatan tersebut, iridium berpotensi membantu menghubungkan air, energi terbarukan, dan produksi hidrogen sebagai bagian dari sistem energi masa depan.

Pelajari juga logam PGM lainnya di artikel GMC lainnya 

Sumber

Wang, T., Cao, X., & Jiao, L. (2022). PEM water electrolysis for hydrogen production: fundamentals, advances, and prospects. Carbon Neutrality, 1. DOI: 10.1007/s43979-022-00022-8

Thao, N. T. T., Jang, J. U., Nayak, A. K., & Han, H. (2023). Current Trends of Iridium-Based Catalysts for Oxygen Evolution Reaction in Acidic Water Electrolysis. Small Science. DOI: 10.1002/smsc.202300109

Fan, M., Liang, X., Chen, H., & Zou, X. (2020). Low-iridium electrocatalysts for acidic oxygen evolution. Dalton Transactions, 49. DOI: 10.1039/D0DT02676J

Venkatesan, S., Mitzel, J., Ambu, S. S., Morawietz, T., Biswas, I., et al. (2024). Rapid Scalable One-Step Production of Catalysts for Low-Iridium Content Proton Exchange Membrane Water Electrolyzers. Advanced Energy Materials. DOI: 10.1002/aenm.202401659