Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam dunia teknik energi terbarukan, peningkatan efisiensi Material Perubahan Fase (PCM) terus menjadi fokus utama dalam riset, terutama terkait aplikasi untuk sistem penyimpanan energi. Artikel ini mengulas penggunaan nanopartikel molybdenum oksida (MoO2) sebagai aditif untuk meningkatkan sifat termal PCM berbasis parafin. Sebagai dosen di bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat penelitian ini sebagai inovasi penting yang berpotensi memperluas penggunaan PCM di berbagai aplikasi komersial dan domestik.
Penggunaan nanopartikel seperti MoO2 bertujuan untuk meningkatkan laju perpindahan panas dalam PCM. Ini penting karena PCM konvensional, seperti parafin, cenderung memiliki konduktivitas termal yang rendah, yang membatasi kemampuannya dalam menyimpan dan melepaskan panas secara efisien. Penelitian ini menguji beberapa konsentrasi MoO2 (0,1%, 0,2%, dan 0,3%) dalam parafin dan menemukan bahwa seiring dengan meningkatnya konsentrasi nanopartikel, kapasitas panas material justru menurun. Meski demikian, peningkatan konduktivitas termal yang dihasilkan dari penambahan MoO2 dapat membantu mempercepat proses penyimpanan dan pelepasan energi, yang merupakan hal penting dalam aplikasi PCM.
Selain itu, hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur leleh dan tuang dari PCM sedikit meningkat dibandingkan PCM murni. Hal ini penting karena suhu leleh yang lebih tinggi memungkinkan material bertahan lebih baik di lingkungan yang membutuhkan stabilitas suhu. Meski kenaikan suhu ini tidak signifikan, penambahan nanopartikel menghasilkan perubahan yang cukup untuk memberikan keuntungan pada stabilitas termal dalam sistem penyimpanan energi.
Pengamatan mikroskop elektron pemindaian (SEM) yang dilakukan dalam penelitian ini memperlihatkan resolusi permukaan dari sampel yang dimodifikasi. Analisis ini penting untuk memastikan distribusi nanopartikel yang merata dalam PCM, yang memengaruhi performa perpindahan panas. Pada tingkat nanoskopik, distribusi yang seragam ini membantu memaksimalkan efisiensi termal tanpa mengorbankan stabilitas fisik dari material tersebut.
Aplikasi PCM yang ditingkatkan dengan nanopartikel MoO2 sangat beragam, termasuk dalam material bangunan, sistem pemanas air, sistem pemanas rumah, restoran, dan stabilisasi puncak suhu. Dalam konteks ini, PCM yang ditingkatkan ini dapat membantu menjaga suhu yang diinginkan lebih lama, mengurangi kebutuhan energi tambahan untuk mempertahankan kondisi termal tertentu. Contoh lainnya adalah dalam efek rumah kaca yang kerap menjadi masalah di banyak bangunan modern, di mana stabilitas suhu dapat dikendalikan lebih baik dengan material penyimpan energi berbasis PCM.
Meskipun peningkatan konduktivitas termal tampak menjanjikan, terdapat beberapa trade-off yang perlu dipertimbangkan. Penurunan kapasitas panas menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi nanopartikel, semakin sedikit energi yang dapat disimpan oleh PCM dalam bentuk laten. Oleh karena itu, aplikasi spesifik dari PCM yang dimodifikasi ini perlu mempertimbangkan keseimbangan antara peningkatan perpindahan panas dan penurunan kapasitas penyimpanan energi.
Dari perspektif ilmiah dan praktis, hasil penelitian ini berkontribusi besar terhadap pengembangan PCM yang lebih efisien dalam penyimpanan energi. Penambahan nanopartikel MoO2 memberikan jalan baru dalam memperbaiki kelemahan utama PCM konvensional, yaitu konduktivitas termal yang rendah, tanpa secara drastis mengorbankan stabilitas termal dan struktural. Pada akhirnya, PCM yang ditingkatkan ini dapat diterapkan secara luas dalam sistem energi terbarukan dan bangunan hemat energi, berkontribusi pada transisi energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
Secara keseluruhan, penelitian ini tidak hanya memperluas pemahaman kita tentang PCM berbasis nanopartikel, tetapi juga menawarkan peluang baru untuk mempercepat implementasi teknologi penyimpanan energi di berbagai sektor. Sebagai pengajar dan peneliti di bidang ini, saya melihat bahwa inovasi seperti ini sangat diperlukan untuk menjawab tantangan masa depan, terutama dalam menciptakan solusi energi yang lebih efisien dan ramah lingkungan.
