KALBARNEWS.CO.ID (HONGKONG) - Para ilmuwan dari Universitas Peking bersama dengan para peneliti dari Universitas Nankai, Institut Teknologi Harbin, dan Universitas Kota Hong Kong telah mempresentasikan sebuah konsep untuk baterai generasi berikutnya. Baterai magnesium karbon dioksida isi ulang ini tidak hanya menyimpan energi tetapi juga secara langsung menggunakan CO₂ sebagai komponen aktif.Baterai Magnesium Baru Yang Mengubah CO₂ Menjadi Sumber Energi
Dalam solusi ini, kimia litium tradisional digantikan dengan sistem yang menggunakan magnesium dan karbon dioksida. Selama pengosongan, magnesium teroksidasi di anoda, mendonasikan elektron ke rangkaian eksternal. Di katoda, karbon dioksida menerima elektron-elektron ini dan bergabung dengan ion magnesium untuk membentuk senyawa padat, yaitu magnesium karbonat atau oksalat. Dengan kata lain, pembangkitan daya disertai dengan pengikatan kimia karbon dalam bentuk yang stabil. Selama pengisian, prosesnya harus berbalik: produk padat terurai dan melepaskan CO₂, sementara magnesium diendapkan kembali sebagai logam.
Pemilihan magnesium bukanlah kebetulan. Logam ini lebih melimpah di kerak bumi daripada litium, yang membuka prospek untuk produksi skala besar dan relatif murah. Selain itu, magnesium menyumbangkan dua elektron per atom, memberikan kapasitas teoritis yang tinggi. Keuntungan penting lainnya adalah pengendapan logam yang lebih seragam selama pengisian daya. Tidak seperti litium, magnesium kurang rentan membentuk dendrit, struktur seperti jarum yang dapat menyebabkan korsleting dan kebakaran. Hal ini meningkatkan potensi keamanan sistem ini.
Namun, implementasi praktisnya menghadapi tantangan ilmiah yang besar. Ion magnesium memiliki muatan ganda dan kepadatan muatan yang tinggi, yang menyebabkan mereka berinteraksi kuat dengan molekul elektrolit dan produk reaksi di sekitarnya. Hal ini menghasilkan pembentukan magnesium karbonat yang sangat stabil. Meskipun secara termodinamis menguntungkan, senyawa ini terurai dengan buruk selama pengisian daya. Hal ini menyebabkan kehilangan energi yang tinggi dan degradasi baterai yang cepat.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, para peneliti menekankan pada pengendalian mekanisme reaksi. Mereka menemukan bahwa sangat penting tidak hanya untuk mempercepat proses di katoda, tetapi juga untuk mengubah jalur konversi CO₂ itu sendiri. Alih-alih membentuk karbonat yang sulit dibalik, para ilmuwan mengarahkan reaksi ke arah pembentukan oksalat, senyawa di mana dua atom karbon berikatan. Produk-produk ini lebih mudah terurai selama pengisian daya, yang meningkatkan reversibilitas dan memperpanjang umur baterai.
Perlu dicatat bahwa, alih-alih membatasi diri pada peningkatan satu elemen baterai saja, para ilmuwan pada dasarnya membangun kembali kimia baterai tersebut. Katoda dimodifikasi secara sengaja: mereka memasukkan cacat ke dalam strukturnya dan menyempurnakan sifat elektroniknya sehingga permukaannya akan berinteraksi lebih aktif dengan CO₂ dan menstabilkan senyawa perantara yang diinginkan. Pada saat yang sama, mereka mengubah komposisi elektrolit, medium tempat ion magnesium bergerak. Hal ini memungkinkan untuk mengatur ulang koordinasi ion magnesium dan memilih produk spesifik yang akan terbentuk selama pengosongan. Akibatnya, kontrol reaksi menjadi lebih mudah diprediksi. Hal ini menghasilkan pengoperasian baterai yang lebih reversibel dan stabil.
Aplikasi paling realistis untuk baterai ini adalah pembangkit listrik stasioner. Meskipun persyaratan kecepatan pengisian daya lebih rendah pada sistem penyimpanan energi untuk pembangkit tenaga surya dan angin dibandingkan dengan transportasi, sifat-sifat seperti keamanan, daya tahan, dan biaya material sangat penting. Baterai magnesium karbon dioksida dapat beroperasi bersamaan dengan sumber CO₂ terkonsentrasi, seperti emisi industri atau pabrik penangkapan karbon. Selama periode kelebihan produksi listrik, CO₂ akan diubah secara elektrokimia menjadi senyawa padat dengan penyimpanan energi simultan dan dilepaskan kembali jika perlu
.jpeg)
