Membangun Baterai Lithium-Sulfur Dengan Biomassa Kertas
Tanggal :
2 April 2018
Sumber :
Institut Politeknik Rensselaer
Ringkasan :
Produk sampingan utama dalam industri pembuatan kertas adalah lignosulfonat, bahan limbah karbon tersulfonasi, yang biasanya dibakar di tempat, melepaskan CO2 ke atmosfer setelah sulfur ditangkap untuk digunakan kembali.
"Penelitian kami menunjukkan potensi menggunakan produk sampingan kertas pabrik-industri untuk merancang berkelanjutan, bahan elektroda murah untuk baterai lithium-sulfur," kata Trevor Simmons, ilmuwan penelitian Rensselaer yang mengembangkan teknologi dengan rekan-rekannya di Center for Future Energy. Sistem (CFES). Dia telah mematenkan prosesnya dengan mantan mahasiswa pascasarjana Rahul Mukherjee.
Baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang saat ini adalah teknologi baterai yang dominan. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, banyak minat telah berkembang di sekitar pengembangan baterai lithium-sulfur, yang dapat memiliki lebih dari dua kali lipat energi dari lithium-ion rekan-rekan mereka dari massa yang sama.
Baterai yang dapat diisi ulang memiliki dua elektroda - katoda positif dan anoda negatif. Ditempatkan di antara elektroda adalah elektrolit cair yang berfungsi sebagai media untuk reaksi kimia yang menghasilkan arus listrik. Dalam baterai lithium-sulfur, katoda terdiri dari matriks sulfur-karbon, dan oksida logam lithium digunakan untuk anoda.
Dalam bentuk unsurnya, belerang bersifat non-konduktif, tetapi bila dikombinasikan dengan karbon pada suhu tinggi, ia menjadi sangat konduktif, memungkinkannya untuk digunakan dalam teknologi baterai baru. Namun, tantangannya adalah belerang dapat dengan mudah larut ke dalam elektrolit baterai, menyebabkan elektroda di kedua sisi memburuk setelah hanya beberapa siklus.
Para peneliti telah menggunakan berbagai bentuk karbon, seperti nanotube dan busa karbon kompleks, untuk membatasi belerang di tempat, tetapi dengan keberhasilan yang terbatas. "Metode kami menyediakan cara sederhana untuk menciptakan katoda berbasis sulfur yang optimal dari bahan baku tunggal," kata Simmons.
Untuk mengembangkan metode mereka, para peneliti Rensselaer bermitra dengan Kertas Finch di Glens Falls, yang menyediakan lignosulfonat. Ini "minuman keras coklat" (zat sirup gelap) dikeringkan dan kemudian dipanaskan sampai sekitar 700 derajat Celcius dalam tungku tabung kuarsa.
Panas yang tinggi mengusir sebagian besar gas sulfur tetapi mempertahankan sebagian belerang sebagai polysulfides (rantai atom belerang) yang tertanam jauh di dalam matriks karbon aktif. Proses pemanasan diulang sampai jumlah sulfur yang tepat terperangkap dalam matriks karbon. Bahan tersebut kemudian digiling dan dicampur dengan pengikat polimer inert untuk menciptakan lapisan katoda pada aluminium foil.
Tim peneliti sejauh ini telah menciptakan prototipe baterai lithium-sulfur yang merupakan ukuran baterai jam tangan, yang dapat berputar sekitar 200 kali. Langkah selanjutnya adalah memperbesar prototipe untuk meningkatkan laju pengeluaran dan siklus hidup baterai secara nyata.
"Dalam repurposing biomassa ini, para peneliti yang bekerja dengan CFES membuat kontribusi yang signifikan terhadap pelestarian lingkungan sambil membangun baterai yang lebih efisien yang dapat memberikan dorongan yang sangat dibutuhkan untuk industri penyimpanan energi," kata Martin Byrne, direktur pengembangan bisnis CFES.
Pendanaan awal untuk penelitian ini berasal dari Institut Pencegahan Pencemaran Negara Bagian New York (NYSP2I). Tim peneliti kemudian mendapatkan Bench to Prototype grant dari New York State Energy Research and Development Authority, yang dikelola melalui NY-BEST (New York Battery dan Energy Storage Technology), untuk mengembangkan teknologi secara lebih lengkap.
Penelitian baterai lithium-sulfur baru dari Simmons dan rekan-rekannya, yang dapat secara signifikan berkontribusi pada industri penyimpanan energi, adalah contoh visi The New Polytechnic, paradigma yang muncul untuk pengajaran, pembelajaran, dan penelitian di Rensselaer, fondasi dari yang merupakan pengakuan bahwa tantangan dan peluang global begitu besar sehingga mereka tidak dapat ditangani secara memadai oleh bahkan orang yang paling berbakat yang bekerja sendirian. Politeknik Baru bersifat transformatif dalam dampak global penelitian, dalam pedagogi inovatifnya, dan dalam kehidupan siswa di Rensselaer.
2 April 2018
Sumber :
Institut Politeknik Rensselaer
Ringkasan :
Produk sampingan utama dalam industri pembuatan kertas adalah lignosulfonat, bahan limbah karbon tersulfonasi, yang biasanya dibakar di tempat, melepaskan CO2 ke atmosfer setelah sulfur ditangkap untuk digunakan kembali.
Kredit: Rensselaer Polytechnic Institute
Para peneliti di
Rensselaer Polytechnic Institute telah mengembangkan metode yang
dipatenkan untuk menggunakan kertas biomassa murah dan berlimpah untuk
membuat baterai lithium-sulfur.
Produk sampingan
utama dalam industri pembuatan kertas adalah lignosulfonat, bahan
limbah karbon tersulfonasi, yang biasanya dibakar di tempat, melepaskan
CO2 ke atmosfer setelah sulfur ditangkap untuk digunakan kembali.
Sekarang
para peneliti di Rensselaer Polytechnic Institute telah mengembangkan
metode untuk menggunakan biomassa kertas murah dan berlimpah ini untuk
membangun baterai lithium-sulfur yang dapat diisi ulang. Baterai semacam itu dapat digunakan untuk menggerakkan pusat data
besar serta menyediakan opsi penyimpanan energi yang lebih murah untuk
microgrid dan jaringan listrik tradisional.
"Penelitian kami menunjukkan potensi menggunakan produk sampingan kertas pabrik-industri untuk merancang berkelanjutan, bahan elektroda murah untuk baterai lithium-sulfur," kata Trevor Simmons, ilmuwan penelitian Rensselaer yang mengembangkan teknologi dengan rekan-rekannya di Center for Future Energy. Sistem (CFES). Dia telah mematenkan prosesnya dengan mantan mahasiswa pascasarjana Rahul Mukherjee.
Baterai lithium-ion yang dapat diisi ulang saat ini adalah teknologi baterai yang dominan. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, banyak minat telah berkembang di sekitar pengembangan baterai lithium-sulfur, yang dapat memiliki lebih dari dua kali lipat energi dari lithium-ion rekan-rekan mereka dari massa yang sama.
Baterai yang dapat diisi ulang memiliki dua elektroda - katoda positif dan anoda negatif. Ditempatkan di antara elektroda adalah elektrolit cair yang berfungsi sebagai media untuk reaksi kimia yang menghasilkan arus listrik. Dalam baterai lithium-sulfur, katoda terdiri dari matriks sulfur-karbon, dan oksida logam lithium digunakan untuk anoda.
Dalam bentuk unsurnya, belerang bersifat non-konduktif, tetapi bila dikombinasikan dengan karbon pada suhu tinggi, ia menjadi sangat konduktif, memungkinkannya untuk digunakan dalam teknologi baterai baru. Namun, tantangannya adalah belerang dapat dengan mudah larut ke dalam elektrolit baterai, menyebabkan elektroda di kedua sisi memburuk setelah hanya beberapa siklus.
Para peneliti telah menggunakan berbagai bentuk karbon, seperti nanotube dan busa karbon kompleks, untuk membatasi belerang di tempat, tetapi dengan keberhasilan yang terbatas. "Metode kami menyediakan cara sederhana untuk menciptakan katoda berbasis sulfur yang optimal dari bahan baku tunggal," kata Simmons.
Untuk mengembangkan metode mereka, para peneliti Rensselaer bermitra dengan Kertas Finch di Glens Falls, yang menyediakan lignosulfonat. Ini "minuman keras coklat" (zat sirup gelap) dikeringkan dan kemudian dipanaskan sampai sekitar 700 derajat Celcius dalam tungku tabung kuarsa.
Panas yang tinggi mengusir sebagian besar gas sulfur tetapi mempertahankan sebagian belerang sebagai polysulfides (rantai atom belerang) yang tertanam jauh di dalam matriks karbon aktif. Proses pemanasan diulang sampai jumlah sulfur yang tepat terperangkap dalam matriks karbon. Bahan tersebut kemudian digiling dan dicampur dengan pengikat polimer inert untuk menciptakan lapisan katoda pada aluminium foil.
Tim peneliti sejauh ini telah menciptakan prototipe baterai lithium-sulfur yang merupakan ukuran baterai jam tangan, yang dapat berputar sekitar 200 kali. Langkah selanjutnya adalah memperbesar prototipe untuk meningkatkan laju pengeluaran dan siklus hidup baterai secara nyata.
"Dalam repurposing biomassa ini, para peneliti yang bekerja dengan CFES membuat kontribusi yang signifikan terhadap pelestarian lingkungan sambil membangun baterai yang lebih efisien yang dapat memberikan dorongan yang sangat dibutuhkan untuk industri penyimpanan energi," kata Martin Byrne, direktur pengembangan bisnis CFES.
Pendanaan awal untuk penelitian ini berasal dari Institut Pencegahan Pencemaran Negara Bagian New York (NYSP2I). Tim peneliti kemudian mendapatkan Bench to Prototype grant dari New York State Energy Research and Development Authority, yang dikelola melalui NY-BEST (New York Battery dan Energy Storage Technology), untuk mengembangkan teknologi secara lebih lengkap.
Penelitian baterai lithium-sulfur baru dari Simmons dan rekan-rekannya, yang dapat secara signifikan berkontribusi pada industri penyimpanan energi, adalah contoh visi The New Polytechnic, paradigma yang muncul untuk pengajaran, pembelajaran, dan penelitian di Rensselaer, fondasi dari yang merupakan pengakuan bahwa tantangan dan peluang global begitu besar sehingga mereka tidak dapat ditangani secara memadai oleh bahkan orang yang paling berbakat yang bekerja sendirian. Politeknik Baru bersifat transformatif dalam dampak global penelitian, dalam pedagogi inovatifnya, dan dalam kehidupan siswa di Rensselaer.
Sumber Cerita :
Materi yang disediakan oleh Rensselaer Polytechnic Institute. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjang
Materi yang disediakan oleh Rensselaer Polytechnic Institute. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjang
0 Response to "Membangun Baterai Lithium-Sulfur Dengan Biomassa Kertas"
Post a Comment