Ilmuwan berhasil membuat superkonduktor canggih berbahan baku daun kering, yang lebih hebat dari graphene!

Pinggir jalan di China Utara dihiasi dengan guguran daun pohon phoenix. Daun ini umumnya dibakar di musim dingin yang tentu akan memperburuk masalah polusi udara di negara tersebut. Ilmuwan di Shandong, China, baru-baru ini menemukan metode baru untuk mengubah sampah organik tersebut menjadi bahan karbon berpori yang dapat digunakan untuk memproduksi komponen elektronik berteknologi tinggi.

Para peneliti menggunakan proses bertahap namun sederhana untuk mengubah daun pohon menjadi bentuk yang dapat dimasukkan ke dalam elektroda sebagai bahan aktif. Tahap pertama daun kering digiling menjadi bubuk, kemudian dipanaskan sampai 220 derajat celcius selama 12 jam. Proses ini menghasilkan bubuk mikrosfer karbon. Mikrosfer ini kemudian diolah dengan larutan kalium hidroksida dan dipanaskan dengan menaikkan suhu secara bertahap dari 450 sampai 800°C.

Serangkaian perlakuan kimia ini 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 tersebut menghasilkan sifat listrik yang luar biasa.

Selanjutnya, para peneliti menjalankan serangkaian tes elektrokimia standar pada mikrosfer berpori untuk mengukur potensi mereka jika digunakan pada perangkat elektronik. Kurva tegangan arus untuk bahan ini menunjukkan bahwa zat tersebut dapat digunakan untuk membuat kapasitor berkualitas sangat baik. Tes lebih lanjut menunjukkan bahwa bahan tersebut sebenarnya adalah superkapasitor, dengan kapasitansi 367 Farads/gram spesifik, yang ternyata tiga kali lebih tinggi daripada superkapasitor berbahan graphene.

Kapasitor adalah komponen listrik yang banyak digunakan yang menyimpan energi dengan menahan muatan pada dua konduktor, dipisahkan satu sama lain oleh isolator. Superkapasitor biasanya dapat menyimpan 10-100 kali energi sebanyak kapasitor biasa, dan dapat menerima dan mengirimkan muatan lebih cepat daripada baterai isi ulang. Alasan inilah yang membuat bahan superkapasitor akan banyak digunakan untuk penyimpanan energi, terutama pada teknologi komputer-super dan kendaraan hibrida atau listrik.

Penelitian yang dipimpin oleh Hongfang Ma dari Qilu University of Technology, telah banyak berfokus untuk mencari cara mengubah limbah biomassa menjadi bahan karbon berpori yang dapat digunakan dalam teknologi penyimpanan energi. Selain daun pohon, tim peneliti ini 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 superkapasitif mikrosfer karbon berpori yang dibuat dari daun pohon phoenix lebih tinggi daripada bubuk karbon yang berasal dari bahan sampah organik lainnya. Struktur berpori halus nampaknya menjadi kunci sifat ini, karena hal tersebut 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 elektrokimianya dengan mengoptimalkan proses pembuatannya.

Credit: Science Daily, American Institue of Physics

Post Author: Onny

"Science is the highest Art in the universe."

Leave a Reply