Seiring dengan terus meningkatnya permintaan global akan energi terbarukan, teknologi penyimpanan energi menghadapi tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, teknologi sel oksidasi solid-state reversibel (rSOC) semakin menarik perhatian karena menunjukkan potensi besar dalam hal efisiensi dan fleksibilitas aplikasi. Teknologi ini unik karena kemampuannya untuk bertindak sebagai sel bahan bakar dan sel elektrolit, menjadikannya revolusioner untuk penyimpanan energi jangka panjang dan musiman.
Baterai oksidasi solid-state reversibel terdiri dari empat bagian utama: elektrolit, elektroda bahan bakar, elektroda oksigen, dan interkonektor. Elektrolit adalah lapisan padat yang memiliki konduktivitas ion oksigen yang baik tetapi tidak menghantarkan listrik. Elektroda bahan bakar dan elektroda oksigen adalah bahan berpori yang dapat meningkatkan difusi reaktan di dalamnya dan melakukan reaksi elektrokimia.
Ketika rSOC beroperasi dalam mode SOFC, ion oksigen akan mengalir dari elektroda oksigen ke elektroda bahan bakar, sehingga mewujudkan reaksi oksidasi bahan bakar; Tentu saja, dalam mode SOEC, produk direduksi untuk menghasilkan bahan bakar yang dapat diumpankan kembali.
Kurva polarisasi adalah alat yang paling umum untuk mengevaluasi kinerja baterai oksidasi solid-state reversibel dan menggambarkan hubungan antara kerapatan arus dan tegangan operasi baterai. Kurva ini dapat mengungkapkan sumber-sumber kehilangan kinerja rSOC dalam berbagai kondisi operasi, seperti kehilangan aktivasi, kehilangan ohmik, dan kehilangan konsentrasi. Jumlah dari ketiga kehilangan ini membentuk indikator yang disebut overpotensial.
Menariknya, tegangan rangkaian terbuka (OCV) adalah sama bahkan dalam mode SOFC dan SOEC selama komposisi gas reaktannya sama.
Sel oksidasi solid-state reversibel dapat menangani berbagai reaktan berbeda selama operasi, seperti konversi hidrogen dan bentuknya, serta penggunaan reaktan berbasis karbon. Hal ini menjadikan rSOC unik di antara teknologi baterai bersuhu relatif rendah. Misalnya, saat menggunakan hidrogen dan uap air untuk melakukan reaksi elektrokimia, reaksi maju adalah oksidasi hidrogen, sedangkan reaksi balik adalah reduksi air.
Dalam mode SOFC, reaksi oksidasi hidrogen menghasilkan air dan elektron; dalam mode SOEC, air direduksi kembali menjadi hidrogen.
Karena rSOC dapat beroperasi secara efektif pada suhu tinggi, rSOC menunjukkan lebih banyak keunggulan dibandingkan teknologi tradisional seperti penyimpanan energi hidro terpompa dan penyimpanan energi udara terkompresi dalam penyimpanan energi musiman. Teknologi ini sering kali dibatasi secara geografis, dan baterai lithium-ion memiliki kemampuan pengosongan daya yang terbatas. Munculnya teknologi penyimpanan hidrogen memberikan kemungkinan penyimpanan jangka panjang, karena hidrogen yang dihasilkan dapat dikompresi dan disimpan selama beberapa bulan.
rSOC tidak hanya meningkatkan efisiensi, tetapi juga memungkinkan proses pengisian dan pengosongan daya dilakukan pada perangkat yang sama, yang lebih layak secara ekonomi.
Dengan pesatnya perkembangan energi terbarukan, kematangan dan penerapan teknologi rSOC akan menjadi bagian penting dari bidang energi masa depan. Hal ini tidak hanya bergantung pada inovasi teknologi yang berkelanjutan, tetapi juga memerlukan upaya bersama dari konsumen dan industri. Di masa depan, dapatkah kita memanfaatkan sepenuhnya teknologi ini untuk mendorong proses pembangunan berkelanjutan global sambil menyeimbangkan pasokan dan permintaan energi?