Language
Country/Area
No result found
Rahasia baterai oksida padat yang dapat dibalik: Bagaimana cara pengisian dan pengosongan baterainya secara bersamaan?
Dengan meningkatnya permintaan global akan energi terbarukan dan teknologi penyimpanan energi berefisiensi tinggi, baterai oksidasi solid-state reversibel (rSOC) telah menjadi area penelitian yang menarik. Teknologi yang sedang berkembang ini tidak hanya dapat beroperasi sebagai sel bahan bakar oksidasi solid-state, tetapi juga dapat diubah menjadi sel elektrolit solid-state, yang berkontribusi pada efisiensi penyimpanan dan konversi energi. Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang struktur, prinsip kerja, dan potensi rSOC dalam penyimpanan energi.
Sel oksidasi solid-state reversibel adalah perangkat elektrokimia solid-state yang dapat beroperasi secara bergantian antara mode sel bahan bakar oksidasi solid-state dan sel elektrolit solid-state.
Deskripsi teknis
Struktur dan prinsip kerja baterai
Sistem rSOC terutama terdiri dari empat komponen: elektrolit, elektroda bahan bakar dan oksigen, dan komponen interkoneksi. Lapisan berpori pada elektroda ini memfasilitasi difusi reaktan di dalamnya dan mengkatalisis reaksi elektrokimia. Dalam teknologi tradisional seperti SOFC dan SOEC, masing-masing elektroda memiliki satu fungsi, tetapi dalam baterai oksidasi solid-state reversibel, kedua mode dapat bergantian dalam perangkat yang sama. Hal ini memungkinkan nama yang lebih umum digunakan saat mendeskripsikan elektroda, seperti elektroda bahan bakar dan elektroda oksigen.
Dalam mode SOFC, reaksi oksidasi bahan bakar terjadi pada elektroda bahan bakar, sedangkan dalam mode SOEC, reaksi tersebut merupakan reaksi reduksi ion oksigen. Dalam hal elektroda oksigen, reaksi reduksi oksigen dilakukan dalam mode SOFC, dan reaksi oksidasi dilakukan dalam mode SOEC. Ketika rSOC beroperasi dalam mode SOFC, ion oksigen mengalir dari elektroda oksigen ke elektroda bahan bakar, tempat terjadinya reaksi oksidasi; sedangkan dalam mode SOEC, reaktan direduksi di anoda dan menghasilkan ion oksigen, yang mengalir ke elektroda oksigen lagi.
Kurva polarisasi
Alat umum untuk mengevaluasi kinerja rSOC adalah kurva polarisasi. Bagan ini menunjukkan hubungan antara kerapatan arus baterai dan tegangan operasinya. Ketika rangkaian rSOC tidak tertutup, tegangan operasi disebut tegangan rangkaian terbuka. Ketika fluktuasi atau arus tertentu diekstraksi atau disuplai, tegangan operasi akan mulai menyimpang dari tegangan rangkaian terbuka. Fenomena ini terutama dipengaruhi oleh kerugian aktivasi, kerugian ohmik, dan kerugian konsentrasi.
Dalam mode SOEC, jika tegangan operasi lebih kecil dari tegangan termonetral, reaksinya bersifat endotermik; jika lebih besar dari tegangan termonetral, reaksinya bersifat eksotermik.
Reaksi kimia
Dalam pengoperasian rSOC, reaksi hidrogen dan uap air merupakan reaksi kimia yang umum. Dalam mode SOFC, hidrogen bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan air, sedangkan dalam mode SOEC, air dipecah kembali menjadi hidrogen dan oksigen.
Selain itu, rSOC tidak terbatas pada reaksi hidrogen dan juga dapat menangani reaktan yang mengandung karbon seperti metana. Reaksi kimia ini dapat mengurangi risiko keracunan katalis pada suhu tinggi dan memberikan opsi yang lebih fleksibel untuk konversi energi.
Amonia merupakan pembawa hidrogen yang potensial, dan densitas massalnya yang tinggi memungkinkannya berfungsi sebagai bahan bakar yang efisien.
Sistem rSOC dan aplikasinya dalam penyimpanan energi
rSOC telah menerima perhatian yang semakin meningkat karena kinerjanya yang sangat baik, terutama dalam penyimpanan energi berkala atau musiman. Dibandingkan dengan teknologi penyimpanan energi hidro terpompa dan udara terkompresi tradisional, sistem rSOC memiliki keunggulan utama dalam kurangnya batasan geografis dan kepadatan penyimpanan energi yang lebih tinggi.
Dalam skenario ini, penyimpanan hidrogen menjadi pilihan yang ideal. rSOC dapat beroperasi dalam kedua arah dalam pembangkitan daya dan konversi hidrogen. Efisiensi tinggi tersebut tidak hanya mengurangi biaya investasi keseluruhan peralatan, tetapi juga meningkatkan stabilitas sistem.
Efisiensi loop
Saat membahas rSOC, efisiensi loop merupakan indikator yang sangat penting, yang menunjukkan efisiensi dari pengisian hingga pengosongan dalam proses konversi energi. Seiring dengan peningkatan kinerja baterai, parameter ini akan menjadi faktor penting dalam menentukan daya saing rSOC di pasar.
Efisiensi loop rSOC dapat digunakan sebagai indikator penting untuk mengevaluasi efektivitasnya dalam konversi energi.
Seiring dengan terus meningkatnya permintaan teknologi energi terbarukan, dapatkah baterai oksidasi solid-state reversibel menjadi solusi utama untuk penyimpanan energi masa depan?
