Nanopartikel Emas Bisa Menyerap Energi Surya Lebih Banyak

Nanopartikel Emas Bisa Menyerap Energi Surya Lebih Banyak

Pekerja berjalan di antara deretan panel stasiun tenaga surya di danau Sakasamaike, Jepang, 24 Mei 2015. Panel tenaga surya ini berkekuatan 2,3 megawatt. Buddhika Weerasinghe/Bloomberg via Getty Images

TEMPO.CO, Texas – Para peneliti dari Rice University Houston, Texas, Amerika, menemukan cara baru yang efisien untuk menangkap energi dari sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi bersih dan terbarukan dengan memisahkan molekul air. Teknologi ini menggunakan nanopartikel emas yang diaktifkan oleh cahaya.

Teknologi itu, yang dipublikasikan dalam jurnal American Chemical Society, Nano Letters, 4 September 2015, bergantung pada konfigurasi nanopartikel emas yang dapat memanen sinar matahari dan mentransfer energi tersebut menjadi elektron berenergi tinggi, yang disebut oleh ilmuwan sebagai “elektron panas”.

“Elektron panas memiliki potensi untuk mendorong reaksi kimia yang sangat berguna, tapi kemampuannya berkurang sangat cepat, dan orang harus berusaha keras untuk memanfaatkan energi mereka,” kata ketua tim peneliti Isabell Thomann, asisten profesor teknik listrik dan rekayasa nano-teknologi di Rice Laboratory for Nanophotonics (LANP).

Menurut dia, sebagian besar energi yang hilang pada panel surya fotovoltaik terbaik saat ini terjadi karena elektron panas yang mendingin dalam sepertriliun detik. Energi itu terbuang sebagai panas.

Menangkap elektron berenergi tinggi sebelum mendingin memungkinkan penyedia energi surya meningkatkan efisiensi konversi tenaga listrik matahari secara signifikan. Teknologi ini dapat mengurangi ongkos produksi listrik tenaga surya.

Pada nanopartikel yang dipelajari Thomann, cahaya ditangkap dan diubah menjadi plasmon, gelombang elektron yang mengalir seperti cairan di permukaan logam nanopartikel. Pada kondisi energi tinggi, plasmon berumur pendek, tapi para peneliti di Rice dan di tempat lain telah menemukan cara untuk menangkap energi plasmonik dan mengubahnya menjadi panas atau cahaya.

Nanopartikel plasmonik juga menawarkan salah satu cara paling menjanjikan untuk memanfaatkan kekuatan elektron panas. Peneliti LANP telah membuat kemajuan ke arah itu dalam beberapa studi terbaru.

Thomann dan koleganya, Hossein Robatjazi, Shah Mohammad Bahauddin, dan Chloe Doiron, menciptakan sebuah sistem yang memanfaatkan energi dari elektron panas untuk memisahkan molekul air menjadi oksigen dan hidrogen. Langkah ini penting karena oksigen dan hidrogen adalah bahan baku untuk sel bahan bakar, perangkat elektrokimia yang menghasilkan listrik bersih dan efisien.

Untuk menggunakan elektron panas, langkah pertama tim Thomann adalah menemukan cara untuk memisahkan molekul air dari “lubang elektron”, kondisi energi rendah yang elektron panasnya pindah ketika menerima sentakan plasmonik. Salah satu alasan elektron panas begitu berumur pendek adalah mereka memiliki kecenderungan kuat untuk melepaskan energi yang baru ditemukan dan kembali ke keadaan energi rendah.

Satu-satunya cara untuk menghindari ini adalah merancang sebuah sistem yang dapat memisahkan elektron panas dan lubang elektron secara cepat. Cara standar insinyur listrik melakukannya adalah mendorong elektron panas menabrak penghalang energi yang bertindak seperti katup satu arah. Thomann mengatakan pendekatan ini memiliki inefisiensi yang melekat, tapi menarik karena menggunakan teknologi yang sudah dipahami, disebut hambatan Schottky.

“Karena inefisiensi yang melekat, kami ingin menemukan pendekatan baru untuk masalah ini,” kata Thomann. “Kami mengambil pendekatan konvensional: daripada mendorong dari elektron panas, kami merancang sebuah sistem untuk membawa pergi lubang elektron, Akibatnya, sistem kami bertindak seperti saringan atau membran. Lubang dapat melewati, tapi elektron panas tidak bisa. Sehingga mereka tertinggal pada permukaan nanopartikel plasmonik.”

Sumber :

https://m.tempo.co/read/news/2015/09/11/061699790/nanopartikel-emas-bisa-menyerap-energi-surya-lebih-banyak

Tinggalkan Balasan

Alamat surel Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *