Dari Sinar Matahari Menjadi Tenaga: Korea Meluncurkan Superkapasitor Pengisian Mandiri yang Revolusioner
Para peneliti telah menciptakan perangkat penyimpanan energi yang dapat diisi ulang secara mandiri, yang menggabungkan superkapasitor dan sel surya untuk pertama kalinya di Korea.
Perangkat ini menggunakan bahan elektroda berbasis logam transisi yang inovatif, yang secara signifikan meningkatkan kepadatan energi dan daya sekaligus menunjukkan stabilitas pengisian dan pengosongan yang luar biasa. Teknologi perintis ini dapat menghasilkan solusi praktis dan berkinerja tinggi untuk penyimpanan energi berkelanjutan.
Terobosan Penyimpanan Energi yang Inovatif
Jeongmin Kim, peneliti senior di DGIST, bersama dengan Damin Lee dari RLRC di Universitas Nasional Kyungpook, telah mengembangkan perangkat penyimpanan energi yang dapat diisi ulang secara mandiri dan dirancang untuk menyimpan energi matahari secara efisien. Perangkat inovatif ini secara signifikan meningkatkan kinerja superkapasitor tradisional dengan mengintegrasikan bahan elektroda berbasis logam transisi. Tim juga memperkenalkan teknologi penyimpanan energi baru yang menggabungkan superkapasitor dengan sel surya.
Untuk mencapai hal ini, para peneliti membuat elektroda menggunakan bahan komposit karbonat dan hidroksida berbasis nikel. Dengan menggabungkan ion logam transisi seperti mangan (Mn), kobalt (Co), tembaga (Cu), besi (Fe), dan seng (Zn), keduanya memaksimalkan konduktivitas dan stabilitas. Kemajuan ini telah menghasilkan peningkatan luar biasa dalam kepadatan energi, kepadatan daya, dan stabilitas siklus pengisian dan pengosongan secara keseluruhan, sehingga mendorong batas-batas teknologi penyimpanan energi.
Pencapaian Kepadatan Energi dan Daya yang Memecahkan Rekor
Secara khusus, kepadatan energi yang dicapai dalam penelitian ini adalah 35,5 Wh/kg, yang jauh lebih tinggi dibandingkan penyimpanan energi per satuan berat pada penelitian sebelumnya (5-20 Wh/kg). Kepadatan dayanya adalah 2555,6 W/kg, secara signifikan melebihi nilai dari penelitian sebelumnya (-1000 W/kg), menunjukkan kemampuan untuk melepaskan daya yang lebih tinggi dengan cepat, sehingga memungkinkan pasokan energi dengan cepat bahkan untuk perangkat berdaya tinggi. Selain itu, kinerjanya menunjukkan penurunan minimal selama siklus pengisian dan pengosongan berulang, sehingga memastikan kegunaan perangkat dalam jangka panjang.
Selanjutnya, tim peneliti mengembangkan perangkat penyimpanan energi yang menggabungkan sel surya silikon dengan superkapasitor, sehingga menciptakan sistem yang mampu menyimpan energi matahari dan memanfaatkannya secara real-time. Sistem ini mencapai efisiensi penyimpanan energi sebesar 63% dan efisiensi keseluruhan sebesar 5,17%, yang secara efektif memvalidasi potensi komersialisasi perangkat penyimpanan energi yang dapat diisi sendiri.
Masa Depan Menjanjikan untuk Solusi Energi Berkelanjutan
Jeongmin Kim, Peneliti Senior di Divisi Nanoteknologi DGIST, menyatakan, “Studi ini merupakan pencapaian yang signifikan, karena menandai pengembangan perangkat penyimpanan energi self-charging pertama di Korea yang menggabungkan superkapasitor dengan sel surya. Dengan memanfaatkan material komposit berbasis logam transisi, kami telah mengatasi keterbatasan perangkat penyimpanan energi dan menghadirkan solusi energi berkelanjutan.” Damin Lee, peneliti di RLRC Universitas Nasional Kyungpook, menyatakan, “Kami akan terus melakukan penelitian lanjutan untuk lebih meningkatkan efisiensi perangkat pengisian daya mandiri dan meningkatkan potensi komersialisasinya.”
Catatan
- RLRC Universitas Nasional Kyungpook: Pusat Penelitian Terkemuka Regional untuk Sistem Energi Cerdas Netral Karbon
Referensi: “Desain superkapasitor biner berbasis karbonat/hidroksida Ni berkinerja tinggi untuk sistem penyimpanan foto” oleh Damin Lee, Nilanka M. Keppetipola, Dong Hwan Kim, Jong Wook Roh, Ludmila Cojocaru, Thierry Toupance dan Jeongmin Kim, 11 November 2024, Energi.
DOI: 10.1016/j.energy.2024.133593
Penelitian ini dilakukan dengan dukungan dari Proyek Inti Institusi DJGIST, Proyek Peneliti Karir Awal, dan Pusat Penelitian Terkemuka Regional untuk Sistem Energi Cerdas Netral Karbon di Universitas Nasional Kyungpook. Temuan penelitiannya dipublikasikan di jurnal bergengsi Energi (peringkat di 3,2% teratas JCR) pada bulan Desember.
