Jakarta, tvrijakartanews - Sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, para insinyur kimia menemukan wawasan baru yang penting tentang bagaimana partikel bermuatan yang disebut ion bergerak melalui pori-pori kecil di dalam superkapasitor atau perangkat penyimpanan energi dengan potensi pengisian daya yang jauh lebih cepat dibandingkan baterai konvensional.

Penelitian dapat membantu mewujudkan pengisian daya elektronik dan mobil listrik secara instan. Ankur Gupta, asisten profesor teknik kimia dan biologi, dalam rilis media mengatakan daya tarik utama superkapasitor terletak pada kecepatannya.

“Jadi bagaimana kita bisa mempercepat pengisian dan pelepasan energinya? Dengan pergerakan ion yang lebih efisien," kata Gupta melansir dari study finds (25/05).

Tim Gupta menganalisis pergerakan ion melalui jaringan kompleks pori-pori sangat kecil yang saling berhubungan, memodelkan bagaimana ion mengalir dalam hitungan menit melintasi ribuan jalur. Temuan mereka mengubah hukum ilmiah yang telah mengatur arus listrik selama lebih dari 175 tahun.

Hukum rangkaian Kirchhoff, yang diajarkan di kelas fisika sekolah menengah, menjelaskan aliran elektron dalam rangkaian kabel sederhana. Namun, Gupta menemukan bahwa ion, yang secara fisik lebih besar dari elektron, bergerak dengan cara yang berbeda secara mendasar di persimpangan pori-pori skala nano kecil dibandingkan dengan gerakan elektron.

Para peneliti menjelaskan bahwa, tidak seperti elektron, ion bergerak karena medan listrik dan difusi. Mereka menetapkan bahwa pergerakan di persimpangan pori-pori ini berbeda dari apa yang dijelaskan oleh hukum Kirchhoff. Meskipun prinsip Kirchhoff masih berlaku untuk rangkaian elektronik konvensional dengan aliran elektron, model Gupta yang diperbarui sangat penting untuk memahami dan mengoptimalkan kinerja superkapasitor dan sistem penyimpanan energi lainnya yang bekerja dengan mengalirkan ion melalui bahan berpori.

Tim CU Boulder mencatat bahwa penelitian sebelumnya hanya menggambarkan pergerakan ion yang mengalir melalui satu pori lurus. Studi baru ini membuktikan bahwa pergerakan ion dapat terjadi dan diprediksi melalui jaringan kompleks ribuan pori-pori yang saling berhubungan dalam hitungan menit. Semua ini dapat menghasilkan perbaikan besar dalam desain pengisi daya baik besar maupun kecil.

“Itulah lompatan dalam pekerjaan ini. Kami menemukan mata rantai yang hilang,” lanjut Gupta.

Penyimpanan energi yang lebih efisien dapat membantu jaringan listrik mengelola fluktuasi permintaan dengan lebih baik, menggunakan cadangan dengan cepat selama periode puncak sambil menghindari pemborosan selama masa konsumsi rendah. Hal ini juga memungkinkan kendaraan listrik untuk mengisi ulang baterainya hampir secepat berhenti untuk mengisi bahan bakar , sehingga menghilangkan hambatan besar dalam peralihan ke listrik.