Para ilmuwan di Kyushu University telah mengembangkan sel bahan bakar oksida padat yang beroperasi secara efisien pada 300°C, pengurangan signifikan dari tipikal 700-800°C. Terobosan ini menggunakan oksida yang didoping skandium untuk memungkinkan transportasi proton cepat tanpa penyumbatan kisi. Inovasi ini dapat menurunkan biaya dan mempercepat adopsi daya hidrogen.
Sel bahan bakar oksida padat (SOFC) menjanjikan pembangkitan listrik yang efisien dan tahan lama dari hidrogen, hanya menghasilkan air sebagai produk sampingan. Namun, suhu operasi tinggi 700-800°C memerlukan bahan tahan panas, yang meningkatkan biaya dan membatasi penggunaan luas.
Peneliti di Kyushu University mengatasi tantangan ini dengan merancang elektrolit yang menghantarkan proton dengan cepat pada hanya 300°C. Seperti dilaporkan dalam Nature Materials, tim melakukan doping barium stannate (BaSnO3) dan barium titanate (BaTiO3) dengan tingkat tinggi skandium (Sc), mencapai konduktivitas proton di atas 0,01 S/cm—sebanding dengan SOFC konvensional pada 600-700°C.
Profesor Yoshihiro Yamazaki, yang memimpin studi, menjelaskan inovasi tersebut: "Menurunkan suhu kerja menjadi 300°C akan memangkas biaya material dan membuka pintu bagi sistem tingkat konsumen." Kuncinya terletak pada kisi kristal: atom skandium membentuk 'jalur raya ScO6' dari oksigen yang saling terhubung, menciptakan jalur lebar yang bergetar lembut sehingga memungkinkan proton bergerak bebas tanpa terperangkap.
Yamazaki mencatat dilema sebelumnya: "Menambahkan dopan kimia dapat meningkatkan jumlah proton bergerak yang melewati elektrolit, tetapi biasanya menyumbat kisi kristal, memperlambat proton." Analisis struktural dan simulasi mengonfirmasi bahwa oksida 'lebih lembut' ini menyerap lebih banyak skandium daripada material tradisional, menyelesaikan trade-off.
Kemajuan ini tidak hanya menargetkan SOFC terjangkau tetapi juga meluas ke elektrolizer suhu rendah, pompa hidrogen, dan reaktor konversi CO2. Yamazaki menyimpulkan: "Pekerjaan kami mengubah paradoks ilmiah lama menjadi solusi praktis, membawa daya hidrogen terjangkau lebih dekat ke kehidupan sehari-hari."
Temuan muncul dalam artikel jurnal: Kota Tsujikawa et al., "Mitigating proton trapping in cubic perovskite oxides via ScO6 octahedral networks," Nature Materials, 2025; 24(12):1949, DOI: 10.1038/s41563-025-02311-w.