blog.ur-doc.com

MANILA, Filipina – Cahaya Alternatif Berkelanjutan atau garam Lampu “air asin” mendapat perhatian luas selama Konferensi Ekonomi Asia Pasifik (APEC) baru-baru ini, dan salah satu pendiri startup tersebut, Engr. Aisa Mijeno berbagi panggung dengan Presiden AS Barack Obama dan pendiri Alibaba Jack Ma. Namun, sebagian besar liputan berita berfokus pada “garam dan air” sebagai jantung yang menggerakkan pelita, dan hal ini sepenuhnya salah.

‘udara logam’ baterai sebagai sumber tenaganya

Pertama-tama, lampu LED ditenagai oleh baterai, seperti Engr. Mijeno menyebutnya sel galvanik. Sel galvanik mencakup semua jenis baterai dan terlalu umum untuk merujuk pada sumber energi lampunya. Baterai yang memberi daya pada lampu secara teknis disebut “baterai logam-udara” atau sel bahan bakar “udara-logam”. Hal ini mirip dengan sel bahan bakar yang memperoleh oksigen dari udara, namun menggunakan logam sebagai anoda, bukan hidrogen atau bahan bakar lainnya. Baterai metal-air telah diproduksi secara komersial selama hampir satu abad.

Saya telah menghabiskan 4 tahun terakhir kehidupan profesional saya dengan membaca, memikirkan dan merakit baterai logam-udara, dan saya cukup nyaman untuk mendiskusikan topik ini. Mari kita coba mendekonstruksi lampu “air asin”, untuk melihat secara obyektif kelebihan dan kekurangannya serta menunjukkan tantangan nyatanya sehingga lebih banyak orang dapat memperoleh manfaat dari teknologi ini.

Lampu tidak mendapat daya dari disosiasi garam dalam air karena tidak menghasilkan elektron yang dibutuhkan untuk penerangan. Aliran elektron (yaitu listrik) merupakan hasil reaksi di dalam baterai yang terletak di dalam selubung lampu. Oleh karena itu, tidak bertanggung jawab jika menyebutnya sebagai lampu air asin karena dapat memicu kebingungan dan klaim yang menyesatkan. Saya berharap SALt mencoba mengoreksi media dalam wawancara yang menyebutnya sebagai lampu air asin. Bagaimanapun, mereka tahu lebih banyak dan bertanggung jawab secara moral untuk menghindari pernyataan tidak ilmiah tersebut. Semua jenis baterai, dapat diisi ulang atau tidak, dapat menyalakan lampu selama baterai tersebut memenuhi persyaratan tegangan dan arus dan tidak terbatas pada baterai logam-udara yang mereka gunakan.

Baterai metal-air merupakan jenis baterai yang menarik karena memiliki kepadatan energi yang tinggi (lebih banyak energi yang dapat disimpan dan dihasilkan di dalam baterai) dan memiliki desain yang sederhana. Hal ini muncul dari keunikan baterai metal-air dibandingkan baterai lain seperti baterai nikel-metal hidrida dan baterai litium, sehingga salah satu bahan elektroaktif (yaitu oksigen) tidak perlu disimpan di dalam baterai. Dengan pasokan oksigen yang melimpah di udara, baterai logam-udara memiliki kepadatan energi teoretis yang jauh lebih tinggi dibandingkan baterai berair dan lithium-ion tradisional.

air garam adalahhanya’ sebuah elektrolit

Baterainya bukan baterai alkaline atau lithium-ion biasa yang biasa ditemukan di pasaran. Namun jika Anda mengenal seseorang yang menggunakan alat bantu dengar, Anda pasti pernah menemukan baterai ini. Ketika seseorang menuangkan garam dan air ke dalam wadah lampu, lampu LED memancarkan cahaya. Mengapa? Tidak ada alkimia di sini, hanya ilmu dasar. Garam yang terlarut dalam air (yang sekarang ada dalam bentuk ionik) menutup sirkuit dan memungkinkan aliran elektron dan ion di dalam kompartemen baterai. Mirip dengan menyalakan saklar ketika Anda ingin menyalakan lampu. Singkatnya, air garam bertindak sebagai elektrolit untuk memperlancar aliran arus di dalam baterai. Elektrolit apa pun dengan ion yang cukup dapat melakukan pekerjaan ini. Faktanya, elektrolit terbaik untuk baterai logam-udara adalah larutan “dasar”, seperti kalium hidroksida dan natrium hidroksida. Dengan menggunakan baterai, Anda dapat memperoleh lebih banyak daya dari baterai, namun lebih sulit untuk ditangani dan dibuang.

‘tak terlihat’ elektroda logam

Jika bukan air garam yang menghasilkan elektron, lalu apa? Anoda logam, yang terkadang disebutkan dalam wawancara SALt dan sayangnya terkadang tidak, adalah sumber listrik dari lampu tersebut. Ketika rangkaian ditutup dengan memasukkan air garam, elektron dihasilkan oleh oksidasi logam. Logam yang digunakan harus merupakan logam yang mudah teroksidasi, seperti litium, magnesium, aluminium, dan seng. Tentu saja, litium jauh lebih sulit ditangani dalam kondisi lembab dan terutama di dalam air, sehingga membatasinya pada sebagian besar baterai logam-udara yang ditenagai oleh tiga logam terakhir.

Selama pengoperasian lampu, anoda logam terus menerus dilarutkan dalam elektrolit sampai baterai mati dan lampu memerlukan pasokan anoda logam baru. Saat unsur logam menghasilkan elektron selama oksidasi, ia diubah dari bentuk logam menjadi bentuk ionik dengan muatan positif. Seseorang dapat dengan mudah memulihkan logam dari larutan dengan mengalirkan arus, namun hal ini memerlukan energi yang jauh lebih tinggi daripada yang dihasilkan selama pengosongan baterai.

Tantangan bagi SALt adalah bagaimana mengelola rantai pasokan anoda logam, karena mereka harus mengimpor logam dari luar negeri, meminta seseorang untuk membuatnya di Filipina, atau hanya memurnikannya sendiri, dan kemudian menyebarkannya. pemilik lampu di tempat yang jauh.

Perlu disebutkan bahwa elektroda logam terkorosi ketika bersentuhan dengan air garam, sehingga menggerogoti logam dan menghasilkan gas hidrogen. Jika laju korosi tinggi, pemilik lampu harus sering membuang elektrolit air garam atau melihat logam terus-menerus larut ke dalam elektrolit, bahkan tanpa menggunakan lampu. Hal ini sulit dihindari karena logam murni tidak benar-benar stabil secara termodinamika dibandingkan dengan bentuk teroksidasinya, itulah sebabnya jarang ditemukan bijih logam alam dengan kandungan logam murni yang tinggi.

Elektroda udara ‘kritis’

Meskipun elektroda logam memiliki tantangan tersendiri, tantangan sebenarnya terletak pada katalis yang digunakan sebagai elektroda udara. Di katoda, elektron yang dihasilkan di anoda logam ditangkap dan digunakan untuk mereduksi oksigen dari udara. Reaksi ini sama pentingnya karena laju kedua reaksi harus setara satu sama lain. Sayangnya, reduksi oksigen terjadi sangat lambat dan memerlukan bantuan katalis untuk mempercepatnya.

Untuk mendapatkan performa daya terbaik dari baterai dan cahaya lampu yang lebih terang, katalis yang sangat baik harus digunakan. Platinum adalah katalis terbaik untuk melakukan pekerjaan tersebut, namun harganya sangat mahal. Kemungkinan besar, lampu SALt menggunakan logam yang lebih murah sebagai katalis di katoda, seperti mangan atau kobalt. Hal ini akan semakin menambah biaya keseluruhan sistem dan perlu diganti dalam beberapa tahun karena masalah degradasi. Menskalakan produksi katoda, yang harus direkatkan ke tulang punggung konduktif seperti busa nikel untuk memungkinkan oksigen di udara, merupakan tantangan serius lainnya.

Elektroda udara adalah komponen baterai logam-udara yang paling banyak diteliti karena penghematan besar ketika Anda dapat mengganti platina yang mahal sebagai katalis. Faktanya, sebagian besar paten yang diberikan mengenai hal ini adalah pada sintesis dan pembuatan elektroda udara. Seperti yang saya bagikan dengan Engr. Mijeno selama percakapan singkat kami bulan Maret lalu, R&D mereka akan melihat komponen penting dari lampu mereka.

Seberapa barukah lampu air asin?

Baterai logam-udara dengan elektrolit air asin telah ada selama beberapa waktu. Anda bahkan dapat membeli mainan yang menggunakan teknologi ini di toko mainan mana pun. Seperti yang saya pahami, hal baru pada perangkat mereka adalah penggunaan “pencuri joule” untuk meningkatkan voltase baterai mereka. Saat menggunakan anoda seng, tegangan sel hanya sekitar 1,6 volt, yang hampir tidak dapat menggerakkan aplikasi apa pun, termasuk lampu LED. Anda dapat menghindari penggunaan sirkuit tambahan ini dengan menggabungkan sel dalam koneksi seri dan paralel.

Bisakah teknologi mereka dipatenkan? Mungkin saja, tetapi dalam bentuknya yang sekarang, kemungkinannya sangat kecil. Agar suatu penemuan dapat dipatenkan, ia harus menunjukkan 3 hal: kebaruan, langkah inventif, dan nilai komersial. Yang terakhir ini mudah untuk dibuktikan di sini, tetapi dua yang pertama sulit. Tanpa perlindungan paten, siapa pun bisa saja meniru desainnya dan membuat perangkatnya sendiri. Jika mereka memutuskan untuk mengkomersialkan teknologi seperti yang mereka lakukan sekarang, mereka mungkin melanggar paten yang diberikan sebelumnya atas penggunaan teknologi ini atau komponennya dan menghadapi tuntutan hukum.

Tentu saja mereka dapat mencari perlindungan “desain industri” untuk wadah baterai dan lampu, tapi itu hanya akan melindungi desain dan bukan teknologinya. Namun demi masyarakat yang dapat memperoleh manfaat dari produknya, semoga saja hak paten atas lampu dan baterainya berada dalam domain publik, sehingga semua orang dapat menggunakannya secara bebas.

Menurut saya, baterai logam-udara untuk penerangan hanya berguna untuk aplikasi darurat dan cadangan dan bukan sebagai sumber energi utama untuk penerangan sehari-hari. Mengetahui tantangan yang dihadapi teknologi ini untuk penerangan di daerah terpencil, penggunaan energi matahari atau memiliki perangkat pendulum dengan baterai yang dapat diisi ulang yang dapat memberi daya pada lampu LED dapat menjadi alternatif yang lebih ramah lingkungan dan mungkin lebih mudah untuk dipecahkan. – Rappler.com

Catatan Penulis: Tujuan artikel ini bukan untuk mendiskreditkan produk SALt, namun untuk menjelaskan secara ilmiah teknologi di baliknya dan tantangannya, yang selama ini luput dari liputan media. Saya mengagumi upaya mereka dalam menghadirkan teknologi kepada masyarakat luas dan saya percaya bahwa mereka tidak bermaksud untuk menyesatkan dan juga tidak memiliki klaim yang tidak ilmiah. Namun merupakan tanggung jawab semua orang (media, pendiri startup, ilmuwan, dll.) untuk memberikan informasi yang akurat kepada masyarakat umum sehingga menghindari pernyataan yang menyesatkan dan ekspektasi yang terlalu antusias dari masyarakat.

Joey D. Ocon, Ph.D. mengajar di Universitas Filipina Diliman dan mengepalai Laboratorium Teknik Elektrokimia. Baru-baru ini ia menerima Penghargaan Ilmuwan Muda Luar Biasa di bidang Teknik Kimia dari National Academy of Science and Technology (NAST) tahun 2015 dan Penghargaan Green Talents tahun 2015 dari Kementerian Pendidikan dan Penelitian Federal Jerman (BMBF) atas penelitiannya tentang baterai dan penyimpanan energi elektrokimia lainnya. perangkat. Anda dapat menghubunginya di [email protected]