Periset Ciptakan Bahan ‘Baterai’ untuk Menyimpan Energi Panas

Periset Ciptakan Bahan ‘Baterai’ untuk Menyimpan Energi Panas

LED ini dipakai untuk membuang panas ke materi pada proses PCM / sciencedaily.com -MIT

SHNet, Massachusetts – Di sebagian besar negara berkembang, pada siang hari penduduknya memiliki panas yang melimpah dari sinar matahari, tapi sebagian besar menjalankan waktu memasak mereka di malam hari saat matahari terbenam dengan menggunakan bahan bakar seperti kayu, sikat atau pun kotoran yang dikumpulkan lewat waktu dan usaha yang signifikan.

Namun kini, komposit kimia baru yang dikembangkan oleh para periset di MIT (Massachusetts Institute of Technology) bisa memberikan alternatif. Molekul baru ini bisa digunakan untuk menyimpan panas dari sinar matahari atau sumber lain pada siang hari melalui semacam baterai termal, dan bisa melepaskan panas saat dibutuhkan, misalnya untuk memasak atau memanaskan makanan setelah hari menjadi gelap.

Pendekatan umum untuk penyimpanan termal adalah dengan menggunakan apa yang dikenal sebagai phase change material ((PCM), di mana panas yang masuk melelehkan material dan terjadi perubahan fase, yakni dari energi padat ke cairan, untuk menyimpan energi. Ketika PCM didinginkan kembali di bawah titik lelehnya, ternyata materi tersebut kembali menjadi padat, dan pada saat mana energi yang tersimpan dilepaskan sebagai panas.

Ada banyak contoh bahan ini, termasuk lilin atau asam lemak yang digunakan untuk aplikasi dengan suhu rendah, dan garam cair yang digunakan pada suhu tinggi. Tapi semua PCM saat ini membutuhkan banyak isolasi, dan mereka melewati suhu perubahan fase yang tak terkendali, kehilangan panas yang tersimpan dengan relatif cepat.

Sebagai gantinya, sistem baru menggunakan switch molekuler yang berubah bentuk sebagai respons terhadap cahaya; Saat diintegrasikan ke dalam PCM, suhu perubahan fase dari bahan hibrida dapat disesuaikan dengan cahaya, memungkinkan energi termal dari perubahan fase harus dijaga dengan baik di bawah titik leleh bahan aslinya.

Temuan baru ini, oleh mahasiswa MIT jenjang doktoral, Grace Han dan Huashan Li serta Profesor Jeffrey Grossman, dilaporkan minggu ini di jurnal Nature Communications.

“Masalah dengan energi panas adalah, sulit menahannya,” jelas Grossman. Jadi timnya mengembangkan apa yang menjadi dasar pengaya untuk bahan perubahan fase tradisional, atau, “molekul kecil yang mengalami perubahan struktural saat cahaya menyinarinya.” Solusinya adalah dengan menemukan cara untuk mengintegrasikan molekul ini dengan bahan PCM konvensional untuk melepaskan energi yang tersimpan sebagai panas, sesuai permintaan. “Ada begitu banyak aplikasi yang berguna untuk menyimpan energi panas dengan cara yang memungkinkan Anda memicunya saat dibutuhkan,” katanya.

Para peneliti menyelesaikan hal ini dengan menggabungkan asam lemak dengan senyawa organik yang merespons denyut nadi cahaya. Dengan pengaturan ini, komponen peka cahaya mengubah sifat termal dari komponen lainnya, yang menyimpan dan melepaskan energinya. Bahan hibrid meleleh saat dipanaskan, dan setelah terkena sinar ultraviolet, ia tetap meleleh bahkan saat didinginkan kembali. Selanjutnya, ketika dipicu oleh denyut nadi lain, material memadat kembali dan mengembalikan energi perubahan fase termal.

“Dengan mengintegrasikan molekul yang diaktifkan cahaya ke dalam gambar tradisional panas laten, kami menambahkan jenis kenop kontrol baru untuk properti seperti pelelehan, pemadatan, dan pembekuan,” kata Grossman, seorang Morton and Claire Goulder and Family Professor di Sistem Lingkungan serta dosen ilmu dan teknik material.

Sistem itu bisa memanfaatkan sumber panas, bukan hanya solar, kata Han. “Ketersediaan panas limbah tersebar luas, mulai dari proses industri, hingga panas matahari, dan bahkan panas yang keluar dari kendaraan, dan biasanya hanya terbuang. Memanfaatkan beberapa limbah itu bisa memberi cara untuk mendaur ulang panas itu untuk aplikasi yang bermanfaat,” tambah Han. (HNP)