Hidrogen daripada Garam Kimia: Penyelidikan Malaysia Menuju Tenaga Bersih Mudah Alih

Penulis: Prof. Madya. Ts. ChM. Dr. Chin Siew Xian
Pensyarah,
Program ASASIpintar, Pusat PERMATA@Pintar Negara, Universiti Kebangsaan Malaysia

Tenaga berasaskan hidrogen sering dibincangkan sebagai antara calon penting dalam peralihan dunia ke arah sumber tenaga yang lebih bersih. Namun, cabaran utama masih berkisar pada aspek penyimpanan, keselamatan, dan kebolehlaksanaan penggunaan dalam skala kecil serta mudah alih. Dalam konteks ini, penyelidikan yang dijalankan di Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM) membuka satu pendekatan yang lebih praktikal bagaimana tenaga boleh dijana secara terus, di lokasi diperlukan, tanpa kebergantungan kepada sistem penyimpanan hidrogen konvensional yang kompleks.

Pendekatan yang dijalankan oleh UKM memberi tumpuan kepada penggunaan bahan berasaskan ‘serbuk putih’ yang bertindak balas dengan air untuk menghasilkan hidrogen secara terkawal. Reaksi ini seterusnya dimanfaatkan untuk menjana tenaga elektrik melalui sistem sel bahan api, tanpa melibatkan pembakaran dan tanpa pelepasan gas pencemar seperti dalam bahan api fosil. Apa yang menarik, sistem ini bukan sahaja ringkas dari segi operasi, malah berpotensi untuk diaplikasikan dalam situasi luar grid, kecemasan, dan persekitaran terpencil.

Mengapa Dunia Memerlukan Hidrogen?

Pembakaran minyak, gas, dan arang batu untuk menghasilkan tenaga telah terbukti memudaratkan iklim bumi. Hidrogen (H₂) muncul sebagai salah satu alternatif paling menjanjikan kerana apabila digunakan untuk menjana elektrik, ia tidak membebaskan sebarang karbon, hanya wap air. Malaysia sendiri telah mengiktiraf potensi ini melalui Pelan Hala Tuju Ekonomi Hidrogen Kebangsaan 2050, yang bertujuan menjadikan negara ini pemain global dalam sektor tenaga bersih ini.

Namun, cabaran terbesar hidrogen bukan terletak pada penggunaannya, tetapi pada cara ia dihasilkan dan disimpan dengan selamat. Di sinilah bermulanya penyelidikan berasaskan bahan kimia yang dikenali sebagai natrium borohidrida (NaBH₄) yang menarik perhatian komuniti penyelidik bidang tenaga keterbaharuan. (Renewable energy)

Serbuk Putih yang Menyimpan Tenaga

NaBH₄ kelihatan seperti garam biasa, pepejal putih yang stabil dan tidak merbahaya. Namun apabila ia dicampurkan dengan air dalam kehadiran bahan pemangkin (catalyst) yang sesuai, satu tindak balas kimia berlaku dan gas hidrogen tulen dibebaskan serta-merta:

NaBH₄ +Air (H2O) -> Hidrogen + Natrium Metaborat

Peranan Pemangkin Kobalt-Nikel

Tanpa pemangkin, tindak balas NaBH₄ dengan air berlaku terlalu perlahan untuk kegunaan praktikal. Selama ini, logam-logam mahal seperti platinum digunakan sebagai pemangkin, tetapi harganya yang tinggi menjadi penghalang kepada penggunaan yang meluas. Penyelidikan terkini di seluruh dunia kini beralih kepada logam-logam lebih murah seperti kobalt (Co) dan nikel (Ni). Kajian penyelidik antarabangsa telah membuktikan bahawa gabungan kedua-dua logam ini mampu mempercepatkan tindak balas hidrogen dengan berkesan (Abutaleb et al., 2023; Liu et al., 2024). Mirshafiee & Rezaei (2024) pula mengesahkan bahawa pemangkin berasaskan kobalt dalam sistem aliran berterusan mampu menghasilkan hidrogen pada kadar yang tinggi, bahkan pada suhu bilik.

Kumpulan penyelidik UKM memfokuskan kepada kombinasi kobalt yang dilapiskan ke atas busa nikel, iaitu sejenis bahan berliang halus yang menyerupai span logam. Struktur busa ini menyediakan permukaan yang sangat luas untuk tindak balas berlaku dengan lebih cekap. Walau bagaimanapun, satu masalah yang dikenal pasti ialah hasil sampingan tindak balas, iaitu natrium metaborat, yang lama-kelamaan akan menghalang (tersumbat) di permukaan pemangkin dan mengurangkan keberkesanannya. Oleh itu, kajian ini turut membangunkan kaedah “penjanaan semula pemangkin” bagi memulihkan prestasi pemangkin selepas digunakan berulang kali.

Dari Gas Hidrogen kepada Elektrik

Gas hidrogen yang dihasilkan kemudiannya disalurkan ke dalam komponen yang dikenali sebagai Sel Fuel Membran Pertukaran Proton (PEMFC). FEMFC ini boleh diibaratkan seperti bateri yang tidak perlu dicas semula di mana selagi ada hidrogen, sel fuel akan terus menghasilkan elektrik. Proses ini hanya menghasilkan air sebagai bahan buangan, menjadikannya salah satu teknologi janakuasa paling bersih yang wujud.

Rajah menunjukkan keseluruhan aliran sistem yang sedang dibangunkan: daripada bahan api NaBH₄, melalui reaktor pemangkin, penulenan gas hidrogen, hinggalah ke tindanan sel fuel yang menjana elektrik. Sasaran sistem ini ialah output elektrik minimum 10 watt yang mencukupi untuk menerangi lampu LED atau mengecas peranti elektronik mudah alih.

Peluang Malaysia dalam Ekonomi Hidrogen

Carian paten global menunjukkan lebih 5,000 paten telah didaftarkan dalam bidang berkaitan hidrogen dan NaBH₄ sejak tahun 1980-an, dengan kadar pertumbuhan yang semakin pesat sejak tahun 2005 (Lens.org, 2026). Namun, gabungan khusus antara pemangkin kobalt-busa nikel dengan sistem penjanaan semula borat yang bersepadu dengan sel fuel PEMFC masih belum ditemui dalam mana-mana paten yang berdaftar di rantau ASEAN dan ini menandakan peluang inovasi yang unik bagi Malaysia.

Di peringkat dasar, Pelan Pendidikan Tinggi Malaysia (PPTM) 2026-2035 turut mengiktiraf kepentingan teknologi bersih sebagai tunjang pembangunan negara. Kerjasama antara universiti dan syarikat tenaga tempatan dalam bidang ini menunjukkan bahawa ekosistem komersial untuk teknologi hidrogen sudah mula berkembang di Malaysia.

Sumbangan kepada Matlamat Pembangunan Mampan (SDG)

Penyelidikan ini selaras dengan empat Matlamat Pembangunan Mampan PBB yang telah dipersetujui Malaysia. Ia menyumbang kepada SDG 7 (Tenaga Mampu Milik dan Bersih) dengan menyediakan alternatif tenaga bersih untuk kawasan tanpa akses grid elektrik, SDG 9 (Industri dan Inovasi) melalui pembangunan teknologi pemangkin tempatan; SDG 13 (Tindakan Iklim) dengan mengurangkan pergantungan kepada bahan api fosil, dan SDG 17 (Kerjasama Demi Matlamat) melalui kolaborasi universiti-industri-kerajaan dalam membangunkan ekosistem hidrogen negara.

Secara keseluruhannya, pembangunan sistem tenaga berasaskan hidrogen seperti ini memperlihatkan arah yang semakin jelas dalam usaha mencari alternatif kepada sumber tenaga konvensional. Walaupun masih berada pada peringkat penyelidikan, pendekatan yang menggabungkan penjanaan hidrogen secara on-demand dengan teknologi sel bahan api menunjukkan potensi yang signifikan, khususnya untuk aplikasi mudah alih dan luar grid.

Apa yang lebih penting, penyelidikan ini mencerminkan keupayaan UKM untuk menyumbang kepada pembangunan teknologi tenaga bersih yang relevan dengan keperluan semasa. Dengan sokongan berterusan dari segi penyelidikan, pembiayaan dan ekosistem inovasi, Malaysia bukan sahaja berupaya mengikuti arus perkembangan teknologi hidrogen global, malah berpotensi untuk membangunkan penyelesaian yang sesuai dengan konteks tempatan dan serantau.

Rujukan:

Abutaleb, A., Maafa, I. M., Zouli, N., & Yousef, A. (2023). Synthesis of trimetallic nanoparticle (NiCoPd)-supported carbon nanofibers as a catalyst for NaBH₄ hydrolysis. Membranes, 13(9), 783. https://doi.org/10.3390/membranes13090783

Kementerian Tenaga dan Sumber Asli Malaysia. (2023). Pelan Hala Tuju Ekonomi Hidrogen Kebangsaan 2050. Putrajaya: KeTSA.

Lens.org. (2026). Patent search: sodium borohydride, hydrogen gas, catalyst, fuel cell. https://link.lens.org/4BHgJlcBhLd

Liu, H., Kim, T., & Park, J. (2024). A durable cobalt catalyst supported on Ni foam coated with Al₂O₃ for hydrogen generation from NaBH₄ hydrolysis. Materials Chemistry and Physics, 328, 130028. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.130028

Mirshafiee, F., & Rezaei, M. (2024). Enhancing hydrogen generation from sodium borohydride hydrolysis and the role of a Co/CuFe₂O₄ nanocatalyst in a continuous flow system. Scientific Reports, 14, 9872. https://doi.org/10.1038/s41598-024-60428-5

United Nations. (2015). Transforming our world: The 2030 Agenda for Sustainable Development. New York: UN Publishing.

Biodata penulis:
Prof. Madya. Ts. ChM. Dr. Chin Siew Xian merupakan Pensyarah Universiti di Program ASASIpintar, Pusat PERMATA@Pintar Negara, Universiti Kebangsaan Malaysia. Beliau merupakan pakar dalam bidang sains bahan dan teknologi alam sekitar lestari, serta aktif menyeliakan pelajar Sarjana dan Doktor Falsafah (PhD).