Penyimpanan dan pengubahan bentuk energi

Superkapasitor dengan kerapatan energi yang tinggi

Superkapasitor (juga dikenal sebagai ultrakapasitor, kapasitor elektrokimia, kapasitor lapisan-ganda) merupakan perangkat elektrokimia yang menyimpan dan melepaskan muatan serta mengirimkan kerapatan daya tinggi dalam waktu singkat. Kemampuan kapasitor ini untuk menyimpan energi listrik secara efisien dan melepaskan energi listrik dengan sangat cepat menjadikannya ideal bagi aplikasi yang sangat membutuhkan daya cadangan dan daya puncak dalam waktu singkat.

Dengan memanfaatkan material nano khusus, para peneliti di California NanoSystems Institute UCLA mempersiapkan “kapasitor LSG-mangan” yang “menyimpan muatan listrik sebanyak kapasitas baterai” dan yang “bisa diisi ulang dalam hitungan detik serta menyimpan sekitar enam kali kapasitas superkapasitor paling canggih yang tersedia secara komersial”.

> Baca lebih lanjut mengenai kapasitor LSG-mangan di sini

Dan instrumentasi elektrokimia untuk menganalisis superkapasitor tersebut

Pengembangan superkapasitor seperti ini membutuhkan analisis elektrokimia yang ketat. Metrohm Autolab menawarkan instrumentasi yang tepat untuk analisis tersebut.

> Baca lebih lanjut mengenai analisis elektrokimia dengan Metrohm Autolab

Anion dan kation menggunakan kromatografi ion

Baterai ion-Litium (ion-Li) merupakan teknologi penyimpanan paling penting dalam aplikasi portable dan mobile. Baterai ini tidak hanya unggul karena tegangannya yang tinggi dan waktu pembuangannya yang fleksible, tetapi juga kerapatan energi gravimetrinya yang tinggi. Dalam upaya mengembangkan dan mengoptimalkan baterai ion-Li, salah satu aspek minat khusus adalah kandungan ion seperti litium, fluorida, dan heksafluorofosfat dalam elektrolit atau eluat (hasil elusi) dari komponen yang berbeda.

Dengan kromatografi ion, penentuan berbagai anion dan kation organik serta anorganik bisa dilakukan secara paralel pada rentang konsentrasi yang luas. Setiap langkah penyiapan sampel yang mungkin dibutuhkan (elusi, dilusi, filtrasi) bisa dilakukan secara otomatis dengan teknik Metrohm Inline Sample Preparation (“MISP”). Ion-ion berikut ini bisa ditentukan dengan kromatografi ion:

  • fluorida, heksafluorofosfat, tetrafluoroborat, dan litium dalam eluat dari komponen individu seperti anoda, katoda, dan foil pemisah
  • fluorida, heksafluorofosfat, dan litium dalam cairan elektrolit

Unduh

Air dalam baterai ion-Li

Elektrolit baterai terdiri dari campuran pelarut aprotik anhidrat dan garam litium. Baterai ion litium tidak boleh mengandung air (< 20 mg/L), karena air bereaksi dengan garam penghantar, seperti LiPF6, untuk membentuk asam hidrofluorat.

Kandungan air dalam elektrolit ditentukan dengan koulometri Karl Fischer dan metode oven. Sebagai alternatif, lakukan injeksi secara manual atau otomatis dengan dosing unit. Selain elektrolit, air dapat ditentukan dalam semua bagian baterai ion-Li – dari bahan mentah serta elektrolit yang digunakan untuk melapisi foil anoda dan katoda serta persiapan pelapisan elektroda.

> Baca lebih lanjut mengenai titrasi Karl Fischer

Penentuan karakter elektrokimia dari …

… baterai, material elektroda, dan elektrolit

Sudah banyak baterai tipe sekunder yang beredar saat ini. Kelompok ini diantaranya terdiri dari, jenis baterai yang paling banyak digunakan di dunia, seperti baterai timbal-asam, atau NiCd/NiMH, ion-litium, logam-udara, natrium-belerang, dan natrium-nikel, termasuk sejumlah teknologi yang masih dalam tahap pengembangan. Total daya yang dikeluarkan suatu baterai ditentukan melalui sifat elektrolit serta jenis bahan anoda dan katoda yang digunakan. Metoda elektrokimia sesuai untuk:

  • penentuan karakter arus/tegangan
  • pengujian polaritas pembalikan (muatan) baterai
  • mengetahui pengaruh penuaan menggunakan spektroskopi impedans elektrokimia (EIS)
  • penyimpanan data siklus pembuangan dan pengisian muatan
  • penentuan kapasitas baterai
  • pengukuran resistensi elektrolit dan resistensi perpindahan muatan (reaksi elektroda)
  • penentuan nilai daya denyut/kemampuan arus-tinggi
Instrumen Metrohm Autolab adalah pilihan ideal untuk karakterisasi dan pengembangan material penyusun baterai, misalnya bahan penyusun anoda dan katoda, pemisahan, elektrolit, lapisan batas serta penentuan Fe(II) dan Fe(III) dalam litium besi fosfat.

Unduh

… superkapasitor

Kinerja suatu superkapasitor ditentukan oleh pengukuran kapasitasnya (yang bisa bervariasi bergantung pada potensial yang digunakan) dan equivalent series resistance (ESR). Parameter-parameter ini diukur dengan mengisi superkapasitor pada arus tetap dan memantau respons potensial (kronopotensiometri), memberikan denyut potensial, dan memantau respons arus (kronoamperometri), atau dengan spektroskopi impedans elektrokimia (EIS). Pengukuran apapun yang Anda inginkan, Metrohm Autolab akan menyediakan instrumen yang sesuai.

Unduh

… sel bahan bakar

Sel bahan bakar dipertimbangkan sebagai sistem penyimpan energi kimia yang memproduksi listrik dengan cara mengoksidasi hidrogen atau metana. Sel bahan bakar memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada mesin pemanas dan tidak menghasilkan karbon dioksida. Sel bahan bakar tidak sama dengan baterai karena sel ini memerlukan sumber bahan bakar secara terus-menerus untuk mempertahankan reaksi kimia. Selama bahan bakar tersedia, sel bahan bakar akan menghasilkan listrik.

Ada beberapa jenis sel bahan bakar, seperti sel bahan bakar basa (AFC), membran elektrolit polimer (PEMFC), metanol langsung (DMFC), asam fosforat (PAFC), karbonat cair (MCFC), atau oksida padat (SOFC).

Penentuan karakter sel bahan bakar meliputi spektroskopi impedans elektrokimia (EIS) serta polarisasi dan kurva densitas daya dari sel yang menunjukkan kondisi operasi yang optimal.

Unduh

Testimonial

"Kami telah menggunakan instrumen Metrohm sejak sepuluh tahun terakhir … tanpa ada masalah."

Prof. S. Basu, Dept. Teknik Kimia, Indian Institute of Technology, Delhi