Para ilmuwan mengembangkan membran transpor ion berkecepatan tinggi untuk aplikasi energi bersih
Sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Nanotechnology Nature Nanotechnology milik Nature Publishing Group telah menemukan bahwa nanotube boron nitrida mikroskopis dapat mengangkut ion litium dengan kecepatan yang jauh lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya. Saluran berbentuk tabung kecil ini terbukti secara selektif memindahkan ion litium sambil memblokir banyak ion lainnya, sehingga secara efektif menciptakan jalur berkecepatan tinggi untuk pengangkutan litium. Temuan ini menunjukkan bahwa nanotube boron nitrida dapat berfungsi sebagai platform yang menjanjikan untuk teknologi pemisahan generasi berikutnya. Penerapan potensialnya mencakup produksi energi ramah lingkungan, termasuk sistem energi biru yang menghasilkan tenaga dari pencampuran air asin dan air tawar, serta ekstraksi litium yang lebih efisien untuk pembuatan baterai. Mekanisme transpor ion baru melampaui ekspektasi teoritis Menurut Sangil Kim, mekanisme transpor yang baru diidentifikasi memungkinkan ion litium bergerak melalui nanotube dengan kecepatan sangat tinggi. Kim, seorang profesor teknik kimia di University of Illinois Chicago dan salah satu penulis penelitian ini, mencatat bahwa laju transpor ion yang diamati secara signifikan melebihi prediksi teoritis dan hasil yang dilaporkan dalam sistem eksperimental yang ada, menyoroti efisiensi yang tidak biasa dari pendekatan berbasis nanotube. Transportasi ion yang efisien memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi industri. Ketika garam larut dalam air, garam tersebut terpecah menjadi ion bermuatan positif dan negatif yang bergerak melalui saluran nano dengan kecepatan berbeda-beda. Mengelola dan mengendalikan pergerakan ion melintasi membran sangat penting untuk memajukan teknologi seperti baterai, sistem desalinasi, ekstraksi mineral penting, dan pembangkit energi terbarukan. Namun, menyeimbangkan pergerakan ion yang cepat dengan selektivitas yang tinggi masih merupakan tantangan ilmiah dan teknis yang besar. Dalam studi ini, para peneliti mengembangkan membran yang mengandung jutaan tabung nano boron nitrida kecil, yang memiliki permukaan bermuatan dan sifat transportasi yang tidak biasa. Ketika ditempatkan di antara larutan dengan konsentrasi garam berbeda, membran memungkinkan ion melewatinya jauh lebih cepat dari yang diharapkan. Ion litium menonjol khususnya, bergerak sekitar 31 kali lebih cepat dari yang diperkirakan. Hasilnya juga menunjukkan selektivitas yang kuat, dengan ion litium bergerak melalui saluran secara signifikan lebih cepat dibandingkan jenis ion lainnya. Sistem yang terinspirasi dari belut listrik mengubah aliran ion menjadi energi yang dapat digunakan Untuk mendemonstrasikan potensi sistem, Kim dan timnya menunjukkan bahwa membran kecil dapat menghasilkan energi yang cukup dari larutan garam untuk menggerakkan perangkat elektronik sederhana. Kim mencatat bahwa mereka dapat mengoperasikan jam tangan dan kalkulator menggunakan pendekatan ini. Konsep menghasilkan listrik dari pergerakan ion bukanlah hal baru, dan seperti yang dijelaskan Kim, belut listrik menggunakan prinsip serupa di alam, yaitu menghasilkan semburan listrik dengan mengendalikan aliran ion melintasi sel khusus yang dikenal sebagai elektrosit. Elektrosit mengandalkan saluran ion untuk mengubah gradien kimia menjadi energi listrik, sebuah proses alami yang telah lama mengilhami upaya untuk mereplikasi mekanisme serupa dalam sistem rekayasa, termasuk membran yang dikembangkan dalam penelitian ini. Ke depannya, Kim dan timnya bertujuan untuk mengeksplorasi aplikasi tambahan untuk teknologi ini, dengan fokus khusus pada kemampuan nanotube untuk memisahkan litium. Dia mencatat bahwa temuan ini berpotensi digunakan untuk pemulihan litium dari baterai bekas, dan tim juga berencana untuk menyelidiki fisika yang mendasarinya secara lebih rinci untuk lebih memahami apa yang mendorong transpor ion cepat luar biasa yang diamati dalam sistem.
Diterbitkan : 2026-06-21 05:04:00
sumber : interestingengineering.com
