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
