Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Pengembangan sistem penyimpanan energi yang ramah lingkungan dan efisien semakin menjadi fokus penelitian di era energi terbarukan. Salah satu terobosan yang menarik adalah pengembangan cairan ionik berbasis benzotriazolium yang dialkilasi simetris dengan anion tetrafluoroborat (BF4ˉ) dan heksafluorofosfat (PF6ˉ). Penelitian ini tidak hanya mengkaji sifat elektrokimia dari cairan ionik tersebut, tetapi juga mengeksplorasi penggunaannya sebagai elektrolit polimer gel berbasis poliviniliden fluorida-ko-heksafluoropropilena (PVDF-HFP) untuk kapasitor lapisan ganda elektrik (EDLC).
Penelitian ini diawali dengan karakterisasi struktur menggunakan 1H NMR dan 13C NMR untuk memastikan struktur kimia dari senyawa ionik. Sifat elektrokimia dan termal juga diuji untuk mengevaluasi stabilitas dan efisiensinya dalam aplikasi penyimpanan energi. Semua cairan ionik menunjukkan jendela potensial sekitar 4,0 V, yang merupakan indikasi bahwa cairan ini memiliki kemampuan untuk menangani tegangan tinggi dalam perangkat penyimpanan energi. Uji sitotoksisitas menggunakan MTT assay dilakukan untuk memahami dampak lingkungan dari benzotriazolium ILs, di mana efek rantai alkil pada tingkat toksisitasnya terungkap. Hal ini menunjukkan bahwa cairan ionik ini memiliki potensi untuk digunakan secara luas tanpa berdampak buruk bagi lingkungan.
Salah satu aspek menarik dari penelitian ini adalah penggunaan cairan ionik dalam bentuk elektrolit polimer gel solid-state. Khususnya, cairan ionik 1,3-dipropBTBF4 diuji dalam EDLC simetris dengan jendela operasi yang sangat luas, mencapai 0–7,0 V. Dalam jendela operasi 0–3,5 V, sistem ini menunjukkan kapasitansi spesifik sebesar 56,96 Fg−1 pada laju pemindaian 2 mVs−1. Selain itu, pada kepadatan arus 0,45 Ag−1, kapasitansi spesifik yang dihasilkan dari siklus pengisian dan pengosongan galvanostatik adalah 1,78 Fg−1, dengan kepadatan energi 3,09 mWh dan kepadatan daya 509,45 mWg−1. Ini menunjukkan kinerja yang sangat menjanjikan untuk aplikasi penyimpanan energi jangka panjang.
Prototipe EDLC ini mempertahankan kapasitansi sebesar 91,89% setelah 2000 siklus, yang menandakan daya tahan dan stabilitas yang tinggi. Tidak hanya itu, film polimer gel yang digunakan dalam sistem ini tetap stabil, dan tidak menunjukkan perubahan resistansi yang signifikan setelah siklus yang panjang. Ini merupakan indikator bahwa sistem ini memiliki potensi untuk digunakan dalam aplikasi penyimpanan energi dengan siklus hidup yang panjang.
Untuk mendemonstrasikan aplikasi praktisnya, satu sel Swagelok yang diisi daya pada 2 V selama 20 menit mampu menyalakan LED merah (1,7 V, 20 mA) dengan terang selama 8 menit. Dua sel Swagelok yang diisi daya hingga 2 V secara individu mampu menyalakan LED biru (2,7 V) yang terhubung secara seri selama 7 menit. Ini membuktikan bahwa prototipe ini tidak hanya efisien dalam menyimpan energi, tetapi juga memiliki potensi untuk aplikasi praktis dalam perangkat elektronik berdaya rendah.
Yang lebih menarik lagi, setelah eksperimen selesai, sisa cairan ionik yang tidak terpakai dapat dengan mudah dan sepenuhnya diekstraksi dari matriks polimer. Hal ini menegaskan bahwa cairan ionik ini tidak hanya efisien, tetapi juga ramah lingkungan, karena dapat didaur ulang dan digunakan kembali tanpa menimbulkan limbah berbahaya. Dengan demikian, penelitian ini menunjukkan solusi inovatif untuk sistem penyimpanan energi yang ramah lingkungan, yang sejalan dengan tujuan global untuk mengurangi dampak lingkungan.
Sebagai Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, saya melihat penelitian ini sebagai terobosan penting dalam pengembangan elektrolit polimer gel solid-state untuk aplikasi penyimpanan energi. Penggunaan cairan ionik berbasis benzotriazolium tidak hanya menawarkan efisiensi yang tinggi, tetapi juga memperhatikan aspek lingkungan melalui uji sitotoksisitas dan daur ulang cairan ionik. Penelitian ini membuka jalan bagi pengembangan lebih lanjut dalam penyimpanan energi ramah lingkungan, dengan potensi aplikasi yang luas dalam teknologi baterai dan kapasitor di masa depan.
