Teras News — Penyimpanan energi hidrogen selama ini terkendala kebutuhan tangki bertekanan sangat tinggi atau pendingin suhu ekstrem yang mahal. Hambatan itu kini coba dipatahkan oleh peneliti China lewat baterai jenis baru yang bekerja pada suhu ruang biasa dan tekanan normal.
Tim ilmuwan dari Institut Fisika Kimia Dalian (Dalian Institute of Chemical Physics/DICP), di bawah naungan Akademi Ilmu Pengetahuan China (Chinese Academy of Sciences/CAS), berhasil membangun prototipe baterai ion hidrida gas-padat. Temuan ini dipublikasikan dalam jurnal ilmiah Joule.
Bukan Lithium, Tapi Ion Hidrida yang Punya Elektron Ekstra
Baterai konvensional umumnya mengandalkan lithium atau material serupa. Baterai baru ini berbeda: ia menggunakan ion hidrida, yaitu ion hidrogen yang membawa satu elektron ekstra. Ion jenis ini sangat kaya energi, tetapi sangat tidak stabil dalam kondisi normal, sehingga bertahun-tahun sulit dimanfaatkan langsung dalam sistem baterai.
Baca Juga:
Tim DICP mulai mengejar solusi sejak 2018. Pada 2023, mereka berhasil mengembangkan material yang membuat ion hidrida bisa bergerak stabil di suhu rendah. Dua tahun berikutnya, mereka mewujudkan baterai ion hidrida berbasis elektrolit padat untuk pertama kali, dan kini kembali membuat lompatan dengan mengintegrasikan elektrode gas hidrogen.
Cara kerjanya: baterai menggunakan logam magnesium dan gas hidrogen sebagai dua elektrodenya. Saat melepas daya, gas hidrogen berubah menjadi ion hidrida sementara logam berubah menjadi hidrida logam. Ketika diisi ulang, proses berbalik dan hidrogen dilepaskan kembali. Dengan mekanisme ini, baterai sekaligus menyimpan listrik dan hidrogen dalam satu sistem.
Kapasitas 1.526 mAh/g, Beroperasi dari Minus 20 hingga 90 Derajat Celsius
Angka-angka kinerjanya terbilang mencolok. Kapasitas pelepasan daya awal mencapai 1.526 miliampere-jam per gram. Baterai ini mampu beroperasi pada rentang suhu minus 20 hingga 90 derajat Celsius, dan masih mempertahankan lebih dari 70 persen kapasitasnya setelah 60 siklus pengisian dan pengosongan daya.
Sebagai pembuktian skala kecil, tim merangkai 10 unit baterai kecil menjadi satu paket. Hasilnya menghasilkan tegangan lebih dari 2,4 volt dan berhasil menyalakan sebuah bohlam LED.
Peneliti DICP Chen Ping menyebut angka efisiensi yang dicapai jauh melampaui teknologi penyimpanan hidrogen yang ada. “Baterai baru ini mencapai efisiensi energi sebesar 93,9 persen, atau sepertiga lebih tinggi dibandingkan metode penyimpanan hidrogen termal konvensional,” kata Chen.
Keunggulan lain yang disebut Chen: baterai menyimpan hidrogen dalam bentuk hidrida logam padat selama proses pengisian maupun pelepasan daya, sehingga tidak memerlukan tangki bertekanan tinggi yang mahal atau pendinginan kriogenik (pendinginan pada suhu sangat rendah mendekati titik beku mutlak).
Jalan Panjang Menuju Aplikasi Nyata
Hidrogen dikenal sebagai kandidat bahan bakar bersih masa depan karena pembakaran atau reaksinya hanya menghasilkan air. Masalah terbesarnya selama ini bukan produksi, melainkan penyimpanan: menyimpan hidrogen dalam jumlah bermanfaat membutuhkan infrastruktur khusus berbiaya tinggi.
Tim peneliti DICP menyatakan akan terus bekerja meningkatkan kinerja baterai dan mengembangkan material unggulan. Prototipe yang dipublikasikan di Joule ini masih berskala laboratorium, dan perjalanan menuju produk komersial biasanya membutuhkan bertahun-tahun riset lanjutan serta uji skalabilitas.
Editor: Arif Budiman
