Peneliti telah menciptakan katalis dari lignin, produk sampingan produksi kertas, yang meningkatkan pembangkitan hidrogen bersih melalui elektrolisis air. Bahan ini menunjukkan overpotensial rendah dan stabilitas tinggi, menawarkan alternatif berkelanjutan untuk logam mulia yang mahal. Kemajuan ini dapat membuat produksi hidrogen skala besar lebih ekonomis dan ramah lingkungan.
Para ilmuwan di institusi termasuk Guangdong University of Technology telah mengubah lignin, limbah melimpah dari industri kertas dan biorefinery, menjadi katalis berkinerja tinggi untuk produksi hidrogen. Dengan menanamkan nanopartikel oksida nikel dan oksida besi ke dalam serat karbon yang berasal dari lignin, tim mengembangkan struktur yang unggul dalam reaksi evolusi oksigen, langkah kunci dalam elektrolisis air.
Prosesnya melibatkan electrospinning dan perlakuan termal untuk mengubah lignin menjadi serat karbon terdoping nitrogen, yang memberikan konduktivitas, luas permukaan tinggi, dan stabilitas. Serat ini mendukung oksida logam, membentuk hetero junction nanoskala yang memfasilitasi pengikatan dan pelepasan molekul perantara secara efisien. Desain ini mencegah aglomerasi partikel, masalah umum pada katalis logam dasar, dan meningkatkan transportasi elektron.
Pengujian mengungkapkan bahwa katalis, yang disebut NiO/Fe3O4@LCFs, mencapai overpotensial 250 mV pada 10 mA cm² dan mempertahankan stabilitas lebih dari 50 jam pada densitas arus tinggi. Ia mengungguli katalis logam tunggal, dengan kemiringan Tafel 138 mV per dekade yang menunjukkan kinetika cepat. Spektroskopi Raman in situ dan perhitungan teori fungsional densitas mengonfirmasi peran antarmuka dalam mendorong reaksi.
"Evolusi oksigen adalah salah satu hambatan terbesar untuk produksi hidrogen yang efisien," kata Yanlin Qin, penulis korespondensi. "Pekerjaan kami menunjukkan bahwa katalis yang dibuat dari lignin... dapat memberikan aktivitas tinggi dan ketahanan luar biasa."
Pendekatan ini memanfaatkan lignin yang melimpah secara global, menghindari kebutuhan logam langka. "Tujuan kami adalah mengembangkan katalis yang tidak hanya berkinerja baik tetapi juga dapat diskalakan dan berakar pada bahan berkelanjutan," tambah penulis bersama Xueqing Qiu. Ini dapat diperluas ke kombinasi logam dan reaksi lain, mendukung tujuan energi bersih yang lebih luas. Temuan ini muncul di Biochar X pada 27 November 2025.
