Membran yang lebih baik (garis kuning) secara dramatis meningkatkan jumlah daya osmotik yang diperoleh dari gradien garam, seperti yang ditemukan di muara di mana air asin (tangki kiri) bertemu dengan air tawar (tangki kanan). Kredit: Diadaptasi dari ACS Energy Letters 2024, DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320
Membran semipermeabel baru menggandakan keluaran energi osmotik di muara, sehingga menunjukkan potensi pembangkit listrik berkelanjutan.
Muara — tempat sungai air tawar bertemu dengan laut asin — merupakan lokasi yang bagus untuk mengamati burung dan berkayak. Di wilayah ini, perairan yang mengandung konsentrasi garam berbeda bercampur dan mungkin menjadi sumber energi osmotik “biru” yang berkelanjutan. Di jurnal Surat Energi ACSpara peneliti melaporkan pembuatan membran semipermeabel yang memanen energi osmotik dari gradien garam dan mengubahnya menjadi listrik.
Desain baru ini memiliki kepadatan daya keluaran dua kali lebih tinggi dibandingkan membran komersial dalam demonstrasi laboratorium.
Kemajuan Teknologi Energi Osmotik
Energi osmotik dapat dihasilkan di mana pun terdapat gradien garam, namun teknologi yang tersedia untuk memanfaatkan energi terbarukan ini masih memiliki ruang untuk perbaikan. Salah satu metodenya menggunakan serangkaian membran elektrodialisis terbalik (RED) yang bertindak sebagai semacam “baterai garam”, yang menghasilkan listrik dari perbedaan tekanan yang disebabkan oleh gradien garam.
Untuk meratakan gradien tersebut, ion bermuatan positif dari air laut, seperti natrium, mengalir melalui sistem ke air tawar, sehingga meningkatkan tekanan pada membran. Untuk lebih meningkatkan daya pemanenannya, membran juga perlu menjaga hambatan listrik internal yang rendah dengan membiarkan elektron mengalir dengan mudah ke arah yang berlawanan dengan ion.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa peningkatan aliran ion melintasi membran RED dan efisiensi transpor elektron kemungkinan akan meningkatkan jumlah listrik yang ditangkap dari energi osmotik. Jadi, Dongdong Ye, Xingzhen Qin, dan rekannya merancang membran semipermeabel dari bahan ramah lingkungan yang secara teoritis akan meminimalkan hambatan internal dan memaksimalkan daya keluaran.
Desain Membran Inovatif oleh Peneliti
Prototipe membran RED milik para peneliti berisi saluran terpisah (yaitu, dipisahkan) untuk transpor ion dan transpor elektron. Mereka menciptakannya dengan mengapit hidrogel selulosa bermuatan negatif (untuk transpor ion) di antara lapisan polimer organik konduktif listrik yang disebut polianilin (untuk transpor elektron).
Tes awal mengkonfirmasi teori mereka bahwa saluran transpor yang dipisahkan menghasilkan konduktivitas ion yang lebih tinggi dan resistivitas yang lebih rendah dibandingkan dengan membran homogen yang terbuat dari bahan yang sama. Dalam tangki air yang menyimulasikan lingkungan muara, prototipe mereka mencapai kepadatan daya keluaran 2,34 kali lebih tinggi daripada membran RED komersial dan mempertahankan kinerja selama 16 hari pengoperasian tanpa henti, menunjukkan kinerja jangka panjang dan stabil di bawah air.
Dalam pengujian terakhir, tim menciptakan rangkaian baterai garam dari 20 membran MERAH dan menghasilkan listrik yang cukup untuk menyalakan kalkulator, lampu LED, dan stopwatch.
Penerapan Praktis dan Prospek Masa Depan
Ye, Qin, dan anggota tim mereka mengatakan temuan mereka memperluas jangkauan bahan ekologis yang dapat digunakan untuk membuat membran RED dan meningkatkan kinerja pemanenan energi osmotik, sehingga membuat sistem ini lebih layak untuk digunakan di dunia nyata.
Referensi: “Jalur Ionik dan Elektronik yang Dipisahkan untuk Peningkatan Pemanenan Energi Osmotik” 24 April 2024, Surat Energi ACS.
DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00320
Para penulis mengakui pendanaan dari National Natural Science Foundation of China.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
