Konsep Pertama di Dunia untuk Baterai Isi Ulang Berbasis Semen – Bayangkan Bangunan 20 Lantai Yang Menghafal Energi Seperti Baterai Raksasa

Bayangkan seluruh bangunan yang terbuat dari beton dua puluh lantai yang dapat menyimpan energi seperti baterai raksasa. Berkat penelitian unik dari Universitas Teknologi Chalmers, Swedia, suatu hari visi seperti itu bisa menjadi kenyataan. Peneliti dari Departemen Arsitektur dan Teknik Sipil baru-baru ini menerbitkan sebuah artikel yang menjelaskan konsep baru untuk baterai isi ulang – dalam semen. Kredit: Yen Strandqvist / Universitas Teknologi Chalmers

Bayangkan seluruh bangunan yang terbuat dari beton dua puluh lantai yang dapat menyimpan energi seperti baterai raksasa. Terima kasih untuk pencarian unik dari Universitas Teknologi Chalmers, Swedia, visi seperti itu suatu hari nanti bisa menjadi kenyataan. Peneliti dari Departemen Arsitektur dan Teknik Sipil baru-baru ini menerbitkan sebuah artikel yang menjelaskan konsep baru untuk baterai isi ulang – dalam semen.

Kebutuhan yang terus meningkat akan bahan bangunan yang berkelanjutan menjadi tantangan besar bagi para peneliti. Dr. Emma Zhang, seorang senior di Universitas Teknologi Chalmers di Swedia, bergabung dengan kelompok penelitian Profesor Luping Tang beberapa tahun lalu untuk mencari bahan bangunan masa depan. Bersama-sama, mereka kini berhasil mengembangkan konsep kelas dunia untuk baterai isi ulang berbahan dasar semen.

Konsep pertama melibatkan campuran berbasis semen, dengan sejumlah kecil serat karbon pendek ditambahkan untuk meningkatkan konduktivitas dan kekerasan lentur. Selanjutnya, dimasukkan ke dalam campuran adalah jaring serat karbon berlapis logam – besi untuk anoda, dan nikel untuk katoda. Setelah banyak eksperimen, ini adalah prototipe yang sekarang dipresentasikan oleh para peneliti.

Prototipe Baterai Berbasis Semen

Prototipe baterai yang dikembangkan oleh para peneliti. Kredit: Universitas Teknologi Chalmers

“Hasil penelitian sebelumnya yang telah menyelidiki teknologi baterai beton telah menunjukkan kinerja yang sangat rendah, jadi kami menyadari bahwa kami harus berpikir di luar kotak, untuk menemukan cara lain untuk menghasilkan elektroda. Ide khusus ini telah kami kembangkan – yang juga dapat diisi ulang. – belum pernah dieksplorasi sebelumnya. Sekarang kami memiliki uji konsep skala laboratorium, ”jelas Emma Zhang.

Penelitian oleh Luping Tang dan Emma Zhang menghasilkan baterai isi ulang berbahan dasar semen dengan kepadatan energi rata-rata 7 Watthours per meter persegi (atau 0,8 Watthours per liter). Kepadatan energi digunakan untuk menyatakan kapasitas baterai, dan perkiraan sederhana adalah bahwa kinerja baterai Chalmers baru bisa lebih dari sepuluh kali lipat dari upaya sebelumnya pada baterai semen. Kepadatan energinya masih rendah dibandingkan dengan baterai komersial, tetapi batasan ini dapat diatasi berkat volume yang sangat besar di mana baterai dapat dibuat saat digunakan di gedung.

Kunci potensial untuk memecahkan masalah konservasi energi

Fakta bahwa baterai dapat diisi ulang adalah kualitasnya yang paling penting, dan kemungkinan penggunaan jika konsepnya lebih dikembangkan dan dikomersialkan hampir menakjubkan. Penyimpanan energi adalah kemungkinan yang jelas, monitor adalah hal lain. Peneliti melihat aplikasi yang dapat berkisar dari catu daya LED, yang menyediakan koneksi 4G di daerah terpencil, atau perlindungan katodik terhadap korosi pada infrastruktur beton.

“Bisa juga disertai panel sel surya misalnya, untuk menyediakan listrik dan menjadi sumber energi untuk sistem pengawasan di jalan raya atau jembatan, di mana sensor yang ditenagai oleh baterai beton bisa mendeteksi retak atau korosi.”, Saran Emma Zhang.

Emma Zhang dan Luping Tang

“Hasil penelitian sebelumnya yang telah menyelidiki teknologi baterai beton telah menunjukkan kinerja yang sangat rendah, jadi kami menyadari bahwa kami harus berpikir di luar kotak, untuk menemukan cara lain untuk menghasilkan elektroda. Ide khusus ini telah kami kembangkan – yang juga dapat diisi ulang. – belum pernah dieksplorasi sebelumnya. Sekarang kami memiliki bukti konsep berskala laboratorium, “jelas Emma Zhang, PhD, sebelumnya dari Departemen Arsitektur dan Teknik Sipil, Universitas Teknologi Chalmers, sekarang Ilmuwan Senior Pengembangan di Delta Swedia.“ Kami yakin bahwa konsep ini memberikan kontribusi besar untuk memungkinkan bahan bangunan masa depan memiliki fungsi tambahan seperti sumber energi terbarukan, ”kata Luping Tang, Profesor di Departemen Arsitektur dan Teknik Sipil., Universitas Teknologi Chalmers. Kredit: Universitas Teknologi Chalmers

Konsep penggunaan struktur dan bangunan dengan cara ini bisa jadi revolusioner, karena akan menawarkan solusi alternatif untuk krisis energi, menyediakan penyimpanan energi dalam jumlah besar.

Semen yang dibentuk dengan mencampurkan semen dengan bahan lain merupakan bahan bangunan yang paling banyak digunakan di dunia. Dari perspektif keberlanjutan, ini jauh dari ideal, tetapi potensi untuk menambahkan fungsionalitas dapat menawarkan dimensi baru. Emma Zhang berkomentar:

“Kami memiliki visi bahwa di masa depan teknologi ini dapat memungkinkan seluruh bagian bangunan bertingkat yang terbuat dari semen fungsional. Mempertimbangkan bahwa setiap permukaan semen dapat memiliki lapisan elektroda ini, kita berbicara tentang volume besar semen fungsional.”

Tantangan tetap ada pada aspek kehidupan pelayanan

Ide tersebut masih dalam tahap yang sangat awal. Masalah teknis yang masih harus diselesaikan sebelum komersialisasi teknik dapat menjadi kenyataan termasuk memperpanjang masa pakai baterai, dan pengembangan teknik daur ulang. “Karena infrastruktur semen biasanya dibangun untuk bertahan lima puluh atau bahkan seratus tahun, baterai perlu disempurnakan untuk beradaptasi dengan ini, atau agar lebih mudah untuk diganti dan didaur ulang setelah masa pakainya berakhir. Untuk saat ini, ini menghadirkan tantangan besar dari sudut pandang teknis, ”kata Emma Zhang.

Tetapi para peneliti berharap inovasi mereka memiliki banyak hal untuk ditawarkan. “Kami yakin bahwa konsep ini memberikan kontribusi besar untuk memungkinkan bahan bangunan masa depan memiliki fungsi tambahan seperti sumber energi terbarukan,” tutup Luping Tang.

Referensi: “Baterai Beton Isi Ulang” oleh Emma Qingnan Zhang dan Luping Tang, 9 Maret 2021, Bangunan.
DOI: 10.3390 / gedung11030103

Proyek penelitian ini didanai oleh Badan Energi Swedia (Energimyndigheten).

Informasi teknis lebih lanjut tentang baterai isi ulang berbahan dasar semen

Para peneliti mengembangkan prototipe untuk baterai isi ulang berbasis semen, dengan kepadatan energi rata-rata 7 Wh / m2 (atau 0,8 Wh / L) selama enam siklus pengisian dan pemakaian. Mereka mencoba beberapa kombinasi untuk elektroda, dan menemukan bahwa anoda besi, dan katoda oksida berbasis nikel memberikan hasil terbaik. Konduktivitas campuran berbahan dasar semen untuk elektrolit ditingkatkan dengan menambahkan serat karbon pendek, bereksperimen dengan rasio yang berbeda untuk menemukan campuran optimal sekitar 0,5% serat karbon.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.