Selasa, 26 Oktober 2010 - Proses ini bisa menjadi "baterai isi ulang
panas", secara berulang-ulang menyimpan dan melepaskan panas yang
dikumpulkan dari sinar matahari atau sumber lain.
Para
peneliti di MIT telah mengungkapkan dengan tepat bagaimana molekul yang disebut
fulvalene diruthenium, yang
ditemukan pada tahun 1996, mampu bekerja untuk menyimpan dan melepaskan panas
sesuai permintaan. Pemahaman ini – dilaporkan dalam sebuah makalah yang
dipublikasikan pada tanggal 20 Oktober dalam jurnal Angewandte Chemie –
memungkinkan untuk menemukan zat kimia
dari bahan yang lebih berlimpah dan lebih murah daripada rutenium, dan ini bisa
membentuk dasar dari suatu baterai isi ulang untuk menyimpan panas, bukan
listrik.
Molekul
mengalami transformasi struktural ketika menyerap sinar matahari,
menempatkannya ke dalam keadaan energi yang lebih tinggi, di mana ia dapat
tetap stabil tanpa batas waktu. Kemudian, dengan dipicu oleh penambahan kecil
panas atau katalis, ia terkunci kembali ke bentuk aslinya, melepaskan panas di
dalam prosesnya. Namun, tim peneliti menemukan bahwa proses ini sedikit lebih
rumit dari itu.
“Ternyata
ada langkah menengah yang memainkan peran utama,” kata Jeffrey Grossman,
Profesor Asosiasi Teknik Tenaga Carl Richard Soderberg di Departemen Ilmu dan
Teknik Material. Dalam langkah menengah, molekul membentuk konfigurasi
semi-stabil antara dua keadaan yang sudah diketahui sebelumnya. “Itu tak
terduga,” katanya. Proses kedua langkah itu membantu menjelaskan mengapa
molekul sangat stabil, mengapa prosesnya dapat diulang dengan mudah dan juga
mengapa menggantikan elemen selain rutenium tidak begitu berhasil.
Akibatnya,
proses ini memungkinkan untuk menghasilkan sebuah “baterai isi ulang panas”,
dapat secara berulang-ulang menyimpan dan melepaskan panas yang dikumpulkan
dari sinar matahari atau sumber lain. Pada prinsipnya, kata Grossman, bahan
bakarnya terbuat dari diruthenium fulvalene, ketika panas yang
disimpannya dilepaskan, “bisa memperoleh
panas hingga 200 derajat C, cukup panas untuk memanaskan rumah Anda, atau
bahkan untuk menjalankan mesin yang menghasilkan listrik.”
Dibandingkan
dengan pendekatan lain penggunaan energi surya, katanya, “yang satu ini
mengambil banyak keuntungan dari energi thermal surya, tetapi menyimpan panas
dalam bentuk bahan bakar. Dapat dipakai ulang, dan tetap stabil selama jangka
panjang. Anda dapat menggunakannya di mana pun Anda inginkan, sesuai
permintaan. Anda bisa menempatkan bahan bakar di bawah sinar matahari, mengisi
ulang, kemudian menggunakan panasnya, dan menempatkan kembali bahan bakar yang
sama di bawah sinar matahari untuk mengisi ulang.”
Selain
Grossman, pekerjaan itu dilakukan pula oleh Yosuke Kanai dari Lawrence
Livermore National Laboratory, Varadharajan Srinivasan dari Departemen Ilmu dan
Teknik Material MIT, serta Steven Meier dan Peter Vollhardt dari Universitas
California, Berkeley.
Masalah
kelangkaan rutenium dan biayanya masih tetap sebagai “sebuah masalah,” kata
Grossman, tapi sekarang, mekanisme mendasar tentang bagaimana molekul bekerja
sudah bisa dipahami, seharusnya lebih mudah untuk menemukan bahan-bahan lain
yang menunjukkan perilaku yang sama. Molekul ini “adalah bahan yang salah, tapi
ini menunjukkan bahwa hal itu bisa dilakukan,” katanya.
Langkah
berikutnya, katanya, adalah dengan menggunakan kombinasi simulasi, intuisi
kimia, dan database puluhan juta molekul untuk mencari kandidat lain
yang memiliki kesamaan struktural dan mungkin menunjukkan perilaku yang sama. “Ini
keyakinan saya bahwa kita bisa menemukan bahwa akan ada bahan lain”
yang bisa bekerja dengan cara yang sama, kata Grossman.
Grossman
berencana untuk berkolaborasi dengan Daniel Nocera, Professor Energi dan
Profesor Kimia di Henry Dreyfus, untuk menangani pertanyaan-pertanyaan
tersebut, menerapkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari analisis ini untuk
memperoleh desain baru, bahan murah yang menunjukkan proses pemakaian ulang
yang sama. Penggabungan ketat antara desain dan sintesis bahan komputasi
eksperimental serta validasi, katanya, lebih lanjut harus mempercepat penemuan
menjanjikan kandidat baru bahan bakar panas matahari.
Sumber Artikel: web.mit.edu
