Para ilmuwan telah menemukan "baterai" yang mengisi daya dari uap air di udara

Sebuah tim peneliti dari College of Design and Engineering di National University of Singapore (NUS) telah mengembangkan perangkat ultra-tipis untuk menghasilkan listrik menggunakan uap air dari udara (MEG). Itu terbuat dari lapisan tipis kain setebal 0,3 mm, garam laut, tinta karbon dan gel penyerap air khusus. Terobosan teknologi ini diterbitkan dalam versi cetak jurnal ilmiah advanced Material 26 Mei 2022. Menggunakan garam laut sebagai penyerap kelembaban yang ramah lingkungan, "baterai" seperti kain ini memberikan output listrik yang lebih tinggi daripada baterai AA biasa. Ini berpotensi dapat digunakan untuk memberi daya pada elektronik sehari-hari.

Konsep perangkat MEG didasarkan pada kemampuan berbagai bahan untuk menghasilkan listrik dengan berinteraksi dengan uap air di udara. Area ini menarik karena potensinya untuk digunakan untuk memberi daya pada berbagai perangkat, termasuk elektronik pribadi, sensor kulit elektronik, dan perangkat penyimpanan informasi.

Masalah utama teknologi MEG modern adalah saturasi air perangkat di bawah pengaruh kelembaban lingkungan dan karakteristik listrik yang tidak memuaskan. Artinya, energi listrik yang dihasilkan oleh perangkat tersebut tidak berkelanjutan, juga tidak cukup untuk menyalakan perangkat.

Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Associate Professor Tan Swee Ching dari Departemen Ilmu dan Teknik Material CDE mengembangkan perangkat MEG baru yang berisi dua wilayah dengan sifat berbeda. Perangkat MEG tim NUS terdiri dari lapisan tipis jaringan yang dilapisi dengan nanopartikel karbon. Dalam studi mereka, tim menggunakan pulp kayu dan kain poliester yang tersedia secara komersial.

Area "basah" jaringan ditutupi dengan hidrogel ionik higroskopis. Berkat penggunaan garam laut, gel penyerap air khusus dapat menyerap enam kali berat kelembapan aslinya. Dialah yang bertanggung jawab untuk mengumpulkan kelembaban dari udara. Area "kering" dari jaringan di seberangnya tidak mengandung lapisan higroskopis. Hal ini diperlukan agar penyerapan air terbatas pada area "basah".

Energi dihasilkan ketika ion garam laut dipisahkan dengan menyerap air di wilayah "basah". Ion bebas dengan muatan positif (kation) diserap oleh nanopartikel karbon, yang memiliki muatan negatif. Hal ini menyebabkan perubahan pada permukaan kain, menciptakan medan listrik di atasnya. Perubahan ini juga memungkinkan jaringan untuk menyimpan energi untuk digunakan nanti.

Dengan menggunakan kombinasi area "basah" dan "kering" pada kain, dimungkinkan untuk memastikan kadar air yang tinggi di bagian pertama dan kadar air yang rendah di bagian yang terakhir. Hal ini memungkinkan output listrik dipertahankan bahkan ketika area "basah" jenuh dengan air. Setelah "baterai" dibiarkan di lingkungan yang terbuka dan lembab selama 30 hari, kelembapan masih tertahan di area "basah", menunjukkan keefektifan perangkat dalam mempertahankan daya listrik.

Desain tim Singapura juga menunjukkan fleksibilitas tinggi dan mampu menahan puntiran, guling, dan tekukan. Para peneliti mendemonstrasikan fleksibilitas "baterai" dengan melipatnya menjadi origami crane, yang tidak mempengaruhi kinerjanya. Perangkat MEG mungkin sudah dapat diterapkan karena kemudahan penskalaan dan bahan baku yang tersedia secara komersial.

"Setelah menyerap air, selembar kain penghasil energi berukuran 1,5x2cm dapat menghasilkan hingga 0,7V selama lebih dari 150 jam dalam lingkungan yang konstan", kata Dr. Zhang Yaoxing dari tim peneliti.

Tim NUS juga berhasil menunjukkan skalabilitas perangkat energi baru mereka untuk berbagai aplikasi. Tim NUS menghubungkan tiga potong "kain" ini dan menempatkannya dalam wadah cetak 3D seukuran baterai AA standar. Tegangan perangkat yang dirakit adalah 1,96 V.

Skalabilitas penemuan NUS, kemudahan memperoleh bahan mentah yang tersedia secara komersial, dan biaya produksi yang rendah membuat penemuan ini cocok untuk produksi massal. Para peneliti telah mengajukan paten dan berencana untuk mengeksplorasi strategi komersialisasi potensial untuk aplikasi dunia nyata.

Baca juga:

• Materi baru akan memungkinkan robot merasakan sentuhan
• Intel vs AMD: TOP 10 Prosesor PC Terbaik

Anda dapat membantu Ukraina melawan penjajah Rusia. Cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan menyumbangkan dana ke Angkatan Bersenjata Ukraina melalui selamatkan hidup atau melalui halaman resmi NBU.