Superkapasitor berbentuk benang dibuat oleh peneliti NC State di Wilson College of Textiles. Kredit: Nanfei Dia
Dengan meningkatnya daya tarik terhadap teknologi yang dapat dikenakan, terdapat pula peningkatan dalam upaya mengembangkan solusi penyimpanan energi yang dapat diintegrasikan ke dalam kain. Para ilmuwan di North Carolina State University telah menemukan “titik terbaik” di mana teknologi penyimpanan energi berbentuk benang, yang dikenal sebagai “superkapasitor berbentuk benang” (YSC), menghasilkan aliran energi tertinggi dan paling efisien per satuan panjang.
“Jika menyangkut panjang YSC, ini adalah trade-off antara listrik dan energi,” kata Wei Gao, penulis makalah mengenai proyek tersebut dan seorang profesor teknik tekstil, kimia, dan sains di NC State. “Ini bukan hanya tentang berapa banyak energi yang dapat Anda simpan, tetapi juga hambatan internal yang kami pedulikan.”
Secara khusus, para peneliti menemukan bahwa YSC dalam kisaran 40-60 sentimeter memberikan keluaran energi terbaik secara keseluruhan.
Temuan Studi dan Metodologi
Penelitian sebelumnya mengenai YSC telah memberikan hasil yang bervariasi dan terkadang bertentangan dalam hal keluaran energi yang bergantung pada panjangnya. Tujuan dari studi baru ini, kata Gao, adalah untuk memberikan model yang konsisten dan komprehensif untuk menjelaskan perubahan kinerja YSC dalam berbagai bidang.
Untuk melakukan hal ini, para peneliti pertama-tama membuat beberapa YSC menggunakan sepasang benang elektroda yang digabungkan dengan karbon aktif dan elektrolit gel. Benang nilon dililitkan pada masing-masing benang untuk mencegah korslet, dan kemudian kedua elektroda disatukan dan dilapisi lebih lanjut dengan elektrolit gel yang sama. Para peneliti menciptakan YSC ini dalam segmen dengan panjang antara 10 hingga 300 cm dan kemudian mengalirkan arus listrik dengan frekuensi berbeda-beda melaluinya. Hal ini memungkinkan mereka mengukur dua karakteristik; resistansi internal, yang mengukur seberapa besar arus listrik terhambat saat mencoba mengalir melalui baterai, dan kapasitansi, yang merupakan kemampuan menyimpan energi listrik.
Para peneliti menemukan bahwa kapasitansi umumnya meningkat secara linier dengan panjang antara 10 dan 60 cm, setelah itu peningkatan kapasitansi melambat secara signifikan seiring bertambahnya panjang. Hasilnya juga dipengaruhi oleh frekuensi listrik – atau laju osilasi arus listrik. Tergantung pada frekuensi listrik arusnya, YSC akan mengalami penurunan perolehan kapasitansi hingga panjang 300 cm, meskipun beberapa lainnya mencapai stagnasi sekitar 150 cm. Model matematika juga menunjukkan bahwa YSC dengan ukuran antara 40-80 cm menunjukkan resistansi internal paling rendah, sehingga para peneliti menentukan bahwa 40-60 cm adalah panjang yang paling efisien secara keseluruhan.
Potensi Penerapan dan Arah Masa Depan
Penulis utama Nanfei He, seorang peneliti pascadoktoral di NC State, mengatakan penelitian ini adalah bagian dari upaya yang lebih besar yang bertujuan untuk menciptakan YSC yang dapat diintegrasikan ke dalam pakaian.
“Mengidentifikasi panjang YSC yang optimal sangat penting untuk pemanfaatannya secara efektif, dan memandu pengembangan strategi untuk integrasi yang mulus ke dalam bahan,” katanya.
Pendanaan untuk penelitian ini berasal dari Kantor Penelitian Angkatan Darat AS, dan Gao mengatakan bahwa ia membayangkan permohonan awal untuk YSC sebagian besar akan berfokus pada militer.
“Bayangkan Anda bisa membuat benang, hanya benang tekstil biasa, yang juga bisa dijadikan baterai,” kata Gao. “Pada dasarnya Anda bisa menyembunyikannya di pakaian Anda. Jika Anda bisa melakukannya, Anda bisa menambahkan lebih banyak fungsi pada pakaian Anda.”
Lebih banyak pekerjaan yang perlu dilakukan sebelum YSC dapat diterapkan secara praktis.
“Teknologinya belum matang, dan itulah sebabnya ada begitu banyak pendanaan dan minat untuk mengembangkannya,” kata Gao. “Kita bisa membuat baterai benang, tapi bisakah kita membuatnya tahan lama, andal, dan aman? Bisakah kita membuatnya bisa dicuci? Jika Anda ingin memasukkannya ke dalam tubuh Anda, ada banyak tantangan lain selain fungsi penyimpanan energinya. Saat ini kami berfokus pada aspek keandalan, memastikan bahwa jika Anda memelintir dan memindahkan benang di sekitarnya, benang tersebut akan tetap berfungsi. Hal ini ditambah dengan keamanan adalah isu utama, dan saya pikir begitu kita mencapai kedua hal tersebut, maka cakupan penerapannya akan semakin luas.”
Referensi: “Pemodelan superkapasitor berbentuk benang – Mengurai keluaran yang bergantung pada panjangnya” oleh Nanfei He, Xi Zhang, Junhua Song, Feng Zhao dan Wei Gao, 18 Januari 2024, Jurnal Sumber Daya.
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2024.234067
Makalah ini ditulis bersama oleh Nanfei He, peneliti pascadoktoral di NC State, Xi Zhang, peneliti di Institut Teknologi Yancheng, dan Junhua Song dan Feng Zhao dari Storagenergy Technologies, Inc.
Pekerjaan ini dilakukan dengan dukungan dari Kantor Penelitian Angkatan Darat AS di bawah hibah W911NF19C0074 dan W911NF18C0086.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
