Kebutuhan akan energi terbarukan yang andal tumbuh dengan cepat, karena negara-negara di seluruh dunia—termasuk Swiss—meningkatkan upaya mereka untuk memerangi perubahan iklim, menemukan alternatif bahan bakar fosil, dan mencapai target transisi energi yang ditetapkan oleh pemerintah mereka. Tetapi energi terbarukan tidak dapat dimasukkan ke dalam jaringan listrik secara efisien sampai ada cara untuk menyimpannya dalam skala besar.
“Sebagian besar bentuk energi terbarukan bergantung pada kondisi cuaca, yang menghasilkan fluktuasi besar dalam daya yang mereka suplai,” kata Danick Reynard, Ph.D. mahasiswa di EPFL's Laboratory of Physical and Analytical Electrochemistry (LEPA). “Tetapi jaringan listrik tidak dirancang untuk mengelola fluktuasi semacam ini.” Hidrogen, karena dapat memasok energi secara konsisten terlepas dari cuaca, kini semakin menarik perhatian.
Ilmuwan LEPA telah bekerja selama beberapa tahun pada tantangan ganda produksi hidrogen bersih dan penyimpanan energi. Mereka baru saja meluncurkan sistem baru yang menggabungkan baterai aliran redoks konvensional—saat ini salah satu metode paling menjanjikan untuk penyimpanan energi stasioner skala besar—dengan reaktor katalitik yang menghasilkan hidrogen bersih dari cairan yang mengalir melalui baterai. Sistem LEPA sama efisiennya dengan sistem konvensional tetapi menawarkan fleksibilitas dan kapasitas penyimpanan energi yang lebih besar. Ini juga menghasilkan hidrogen bersih dengan biaya lebih rendah. Penelitian para ilmuwan muncul di Laporan Sel Ilmu Fisik.
Baterai aliran redoks paling menjanjikan untuk penyimpanan energi
Baterai aliran redoks terdiri dari dua tangki yang dipisahkan oleh sel elektrokimia. Dua cairan elektrolit yang sangat konduktif — satu dengan muatan positif, satu dengan muatan negatif — bersirkulasi melalui tangki dan melewati sel untuk memicu reaksi kimia di mana elektron dipertukarkan. Baterai ini menyimpan energi dalam bentuk elektrokimia, seperti baterai lithium-ion yang digunakan pada ponsel cerdas, tetapi dengan masa pakai yang lebih lama dan dengan kemampuan pembangkitan dan penyimpanan energi yang fleksibel, yang berarti baterai ini dapat merespons dengan cepat fluktuasi pasokan dan permintaan daya.
Untuk membuat sistem mereka, para ilmuwan LEPA mengambil baterai aliran redoks konvensional dan meningkatkannya dengan menambahkan dua reaktor katalitik. Reaktor ini menghasilkan hidrogen dari cairan yang beredar melalui tangki. “Hidrogen dibuat melalui proses katalitik yang menggunakan energi dari baterai untuk memecah molekul air menjadi dua komponen, hidrogen dan oksigen,” kata Reynard. “Tetapi hidrogen ini dapat dianggap bersih hanya jika energi yang digunakan untuk mengisi baterai dapat diperbarui.”
Hidrogen murni dan bersih dengan kapasitas penyimpanan yang ditingkatkan dan fleksibel
LEPA teknologi menawarkan beberapa keuntungan untuk produksi hidrogen dan penyimpanan energi. Dengan baterai aliran redoks konvensional, setelah terisi penuh, baterai tidak dapat menyimpan energi lagi. “Namun, dalam sistem kami, setelah baterai terisi penuh, baterai dapat mengalirkan cairan ke reaktor eksternal. Mereka pada gilirannya menghasilkan hidrogen yang dapat disimpan dan digunakan nanti, sehingga mengosongkan ruang penyimpanan di baterai itu sendiri,” kata Reynard.
Hidrogen yang dihasilkan oleh sistem LEPA murni dan hanya perlu dikeringkan dan dikompresi untuk penyimpanan yang optimal. Sistem itu juga lebih aman daripada yang konvensional, karena menghasilkan oksigen dan hidrogen secara terpisah daripada secara bersamaan, sehingga risiko ledakan lebih kecil.
Masa depan stasiun pengisian untuk kendaraan hidrogen?
Teknologi LEPA bisa sangat berguna dalam aplikasi transportasi. Karena semakin banyak pengemudi mengadopsi kendaraan listrik, permintaan listrik dan hidrogen bersih akan melonjak. Mengisi kendaraan ini memberi tekanan pada jaringan listrik dan menciptakan lonjakan beban yang sulit direncanakan oleh operator jaringan. “Menurut data 2020 dari Kantor Energi Federal Swiss, sektor transportasi menyumbang sekitar 33% dari konsumsi energi di Swiss,” kata Reynard. “Baterai kami, selain memproduksi hidrogen, juga dapat berfungsi sebagai penyangga untuk menghaluskan puncak permintaan itu.”
Waktu ELE
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsKit Desain Baru Membuka Pintu Ke Chip Generasi Berikutnya
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsApa Manfaat dan Kasus Penggunaan SiC MOSFET?
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon Mendukung Pengembangan Ekosistem dalam Pertanian Hijau
-
Waktu ELEhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsPerangkat Lipat Samsung Galaxy Z Terbaru, Keluar Sekarang