Penelitian tentang karbon superstruktur (SCC) memperkenalkan metode baru dalam menggunakan karbon secara lebih efektif dalam penyimpanan dan konversi energi, yang menawarkan potensi manfaat lingkungan dan peningkatan kinerja dibandingkan material tradisional. Dengan penekanan pada kemampuan penyesuaian dan efisiensi, SCC dapat merevolusi solusi energi berbasis karbon, sambil menunggu penyelidikan lebih lanjut mengenai penerapan praktis dan kelayakan ekonominya.
Ada banyak penelitian tentang peralihan dari karbon sebagai sumber energi, namun bagaimana jika karbon yang digunakan digunakan secara maksimal?
Pentingnya karbon sebagai sumber energi tidak bisa dianggap remeh. Sayangnya, ketergantungan pada bahan-bahan berbasis karbon ini terbukti berdampak buruk bagi lingkungan, terutama dalam jumlah yang dikonsumsi secara global. Oleh karena itu, cara alternatif harus diteliti. Karbon superstruktur (SCC) adalah cara yang mungkin untuk menggunakan karbon dengan cara yang lebih efisien dan “ramah lingkungan” yang dapat melampaui kinerja saat ini dan umur panjang bahan standar dalam perangkat penyimpanan dan konversi energi.
Temuan Penelitian dan Potensi SCC
Para peneliti baru-baru ini mempublikasikan temuannya di Bahan dan Perangkat Energi.
SCC mempunyai banyak aspek baik dalam konstruksi dan kinerjanya, tetapi juga dalam konsepnya secara keseluruhan. Hal ini dimulai dengan fakta bahwa mereka memang karbon. Meskipun hal ini mungkin bukan merupakan langkah untuk mengurangi ketergantungan karbon secara keseluruhan, hal ini merupakan cara untuk menjadikan karbon digunakan secara lebih sengaja dengan fungsi yang lebih langsung sehingga dapat menghasilkan kinerja dan fungsionalitas yang lebih baik.
“Kategori unik ini memenuhi tuntutan fungsional tertentu dari perangkat berkinerja tinggi dan melampaui struktur kaku karbon tradisional,” kata Debin Kong, peneliti dan penulis studi tersebut.
Setiap karakteristik ditampilkan sebagai bagian integral dalam memastikan fungsi SCC dapat digunakan untuk memperbaiki bahan karbon tradisional yang digunakan dalam perangkat penyimpanan dan konversi energi. Kredit: Debin Kong, Universitas Tsinghua
SSC adalah material berbasis karbon yang dibuat khusus untuk material yang berinteraksi dengannya, baik itu baterai litium-ion (Li), baterai litium sulfida (LiS), atau baterai logam-udara.
Ada tiga karakteristik utama SCC yang disajikan oleh para peneliti untuk keberhasilan pengembangan dan implementasi: pori-pori yang dapat disesuaikan secara tepat, kerangka kerja yang dapat disesuaikan secara bebas, dan antarmuka yang sangat berpasangan.
Keuntungan Teknis dan Arah Masa Depan
Memiliki pori-pori yang disesuaikan secara tepat memiliki keuntungan berupa peningkatan pemanfaatan permukaan dan perpindahan massa dibandingkan bahan karbon tradisional. Menggunakan karbon berpori sebagai bagian dari bahan aktif dalam perangkat penyimpan energi (seperti baterai) dapat meningkatkan metrik seperti kapasitas spesifik bahan. Kapasitas spesifik adalah jumlah muatan listrik yang dapat dialirkan ke suatu bahan per gram berat bahan. Kerangka kerja yang dapat disesuaikan secara bebas sangat penting untuk memungkinkan transfer elektron yang cepat antara bagian dalam material, termasuk unit karbon dan elektroda. Terakhir, antarmuka yang sangat berpasangan memungkinkan peningkatan tambahan dalam transfer elektron, yang merupakan elemen penting dalam meningkatkan fungsi dan kinerja baterai secara keseluruhan. Antarmuka yang bekerja sama dengan baik memungkinkan reaksi elektrokimia terjadi dengan lebih mudah dan tanpa masalah seperti agregasi, atau pembentukan kelompok nanopartikel.
“Secara keseluruhan, konsep SSC menunjukkan cara untuk memecahkan masalah yang dihadapi oleh karbon saat ini, yang penting bagi penerapan praktis karbon tingkat lanjut dan perangkat terkait energi berkinerja tinggi yang relevan di masa depan,” kata Kong.
Para peneliti tidak hanya bertujuan untuk meningkatkan bahan aktif berbasis karbon dalam tinjauan ini, namun juga berupaya menciptakan nilai tertinggi baru untuk struktur karbon. Terobosan kinerja merupakan tujuan akhir yang bertujuan untuk menghilangkan hambatan dalam kinerja konversi dan penyimpanan energi. Namun, selalu ada kesulitan untuk dipertimbangkan dan kerutan yang harus diatasi dengan penelitian lebih lanjut.
Hal terpenting untuk dipertimbangkan adalah bahwa perangkat yang berbeda memiliki kebutuhan yang berbeda. Baterai Li, LiS, dan metal-air kemungkinan besar memiliki hubungan berbeda dengan SCC sehingga perlu disempurnakan sepenuhnya untuk memastikan kesesuaian dan kompatibilitas. Selain itu, biaya dan kinerja SCC perlu dikaji sebelum menjadi solusi praktis dan luas. Hal ini dapat mencakup penyempurnaan proses persiapan dan prekursor yang diperlukan untuk menurunkan biaya dan menyederhanakan produksi. Hal lain yang memerlukan penelitian lebih lanjut adalah pemahaman keseluruhan tentang struktur mikro karbon dan evolusi strukturalnya bergantung pada prekursor karbon yang digunakan.
Referensi: “Bahan karbon superstruktur: desain dan aplikasi energi” oleh Debin Kong, Wei Lv, Ruliang Liu, Yan-Bing He, Dingcai Wu, Feng Li, Ruowen Fu, Quan-Hong Yang dan Feiyu Kang, Energi, Bahan, dan Perangkat.
DOI: 10.26599/EMD.2023.9370017
Debin Kong, Wei Lv, Yanbing He, dan Feiyu Kang dari Pusat Grafena Giem Shenzhen dan Laboratorium Teknik untuk Bahan Karbon Fungsional di Universitas Tsinghua bersama Debin Kong juga dari Sekolah Tinggi Energi Baru di Universitas Perminyakan China, Ruliang Liu, Dingcai Wu, dan Ruowen Fu dari Institut Ilmu Material di Universitas Sun Yat-sen, Feng Li dari Laboratorium Nasional Ilmu Material Shenyang di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok dan Quan-Hong Yang dari Grup Nanoyang di Sekolah Teknik dan Teknologi Kimia di Tianjin Universitas semuanya berkontribusi pada penelitian ini.
Program Penelitian Dasar Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, dan Proyek Cendekiawan Taishan di Provinsi Shandong memungkinkan penelitian ini.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
