Teknologi Terbaru Kapasitor Terbuat dari Daun Musim Gugur

Proses baru mengubah limbah biomassa menjadi perangkat elektronik yang berguna

Teknologi Terbaru Terbuat dari Daun Musim Gugur

Sumber : American Institute of Physics

Pinggir jalan di China Utara dibumbui dengan pohon phoenix gugur, menghasilkan banyak daun yang bertaburan di musim gugur. Daun ini umumnya dibakar di musim dingin, memperburuk masalah polusi udara di negara tersebut. Penyelidik di Shandong, China, baru-baru ini menemukan teknologi baru untuk mengubah sampah organik menjadi bahan karbon berpori yang dapat digunakan untuk memproduksi elektronik berteknologi tinggi. Kemajuan teknologi ini dilaporkan dalam Journal of Renewable and Sustainable Energy, oleh AIP Publishing.

Para peneliti menggunakan teknologi multistep yang sederhana untuk mengubah daun pohon menjadi bentuk yang dapat dimasukkan ke dalam elektroda sebagai bahan aktif. Langkah pretama Daun kering digiling menjadi bubuk, kemudian dipanaskan sampai 220 derajat celcius selama 12 jam. Ini menghasilkan bubuk yang terdiri dari mikrosfer karbon kecil. Mikrosfer ini kemudian diolah dengan larutan kalium hidroksida dan dipanaskan dengan menaikkan suhu dalam serangkaian lompatan dari 450 sampai 800 C.

Perlakuan kimia mengotori permukaan mikrosfer karbon, membuatnya sangat keropos. Produk akhir, bubuk karbon hitam, memiliki luas permukaan yang sangat tinggi karena adanya banyak pori-pori mungil yang telah tergores secara kimiawi di permukaan mikrosfer. Luas permukaan yang tinggi memberi produk akhir sifat listriknya yang luar biasa.

Para peneliti menjalankan serangkaian tes elektrokimia standar pada mikrosfer berpori untuk mengukur potensi mereka untuk digunakan pada perangkat elektronik. Kurva tegangan arus untuk bahan ini menunjukkan bahwa zat tersebut bisa membuat kapasitor yang sangat baik dan menghasilkan satu teknologi terbaru. Tes lebih lanjut menunjukkan bahwa bahan tersebut sebenarnya adalah supercapacitors, dengan kapasitansi 367 Farads / gram spesifik, yang melebihi tiga kali lebih tinggi daripada nilai yang terlihat pada beberapa supercapacitor graphene.

Kapasitor adalah komponen listrik yang banyak digunakan yang menyimpan energi dengan menahan muatan pada dua konduktor, dipisahkan satu sama lain oleh isolator. Supercapacitors biasanya dapat menyimpan 10-100 kali energi sebanyak kapasitor biasa, dan dapat menerima dan mengirimkan muatan lebih cepat daripada baterai isi ulang yang khas. Untuk alasan ini, bahan supercapacitive menjanjikan banyak kebutuhan penyimpanan energi, terutama pada teknologi komputer dan kendaraan hibrida atau listrik.

Penelitian yang dipimpin oleh Hongfang Ma dari Qilu University of Technology, telah banyak berfokus pada mencari cara untuk mengubah biomassa limbah menjadi bahan karbon berpori yang dapat digunakan dalam teknologi penyimpanan energi. Selain daun pohon, tim dan lainnya telah berhasil mengubah sampah kentang, jerami jagung, kayu pinus, jerami padi dan limbah pertanian lainnya menjadi bahan elektroda karbon. Profesor Ma dan rekan-rekannya berharap dapat memperbaiki lebih jauh lagi sifat elektrokimia dari bahan karbon berpori dengan mengoptimalkan proses pembuatan dan memungkinkan untuk doping atau modifikasi bahan baku.

Sifat supercapacitive mikrosfer karbon berpori yang dibuat dari daun pohon phoenix lebih tinggi daripada yang dilaporkan untuk bubuk karbon yang berasal dari bahan biowaste lainnya. Struktur berpori skala halus nampaknya menjadi kunci teknologi terbaru ini, karena teknnologi ini membantu kontak antara ion elektrolit dan permukaan bola karbon, serta meningkatkan transfer dan difusi ion pada permukaan karbon. Para peneliti berharap untuk memperbaiki lebih jauh lagi sifat-sifat elektrokimia ini dengan mengoptimalkan prosesnya dan memungkinkan dilakukannya doping atau modifikasi bahan baku.