Baterai Lithium Simpan Karbondioksida Kurangi Emisi

Para ilmuwan yang bekerja mengembangkan baterai lithium-air untuk menangkap dan menyimpan karbon dioksida jauh dari atmosfer. Dengan menggunakan desain yang ditujukan untuk baterai lithium-CO2, para periset di Jepang dan China telah mengembangkan cara untuk mengisolasi debu karbon padat dari karbondioksida gas, yang berpotensi juga memisahkan gas oksigen melalui metode yang sama.

Mengubah emisi karbon dioksida menjadi senyawa yang mengandung karbon lainnya sangat diharapkan karena kontribusi karbon dioksida terhadap efek rumah kaca dan pemanasan global. Contohnya berkisar dari proses alami, seperti tanaman yang mengubah CO2 menjadi oksigen dan gula, menjadi buatan manusia, seperti menyuntikkan karbon dioksida ke dalam formasi batuan untuk dijadikan mineral karbonat.

Para peneliti menemukan strategi fiksasi karbon ketika mereka mencoba untuk mengisi ulang prototipe baterai lithium-CO2. Alih-alih sepenuhnya meregenerasi ion lithium dan CO2 dari karbonat dan karbonat lithium yang dihasilkan selama pelepasan baterai, seperti yang akan terjadi dengan baterai Li-CO2 reversibel, litium karbonat terdekomposisi, menghasilkan karbon tambahan, serta gas oksigen yang tidak terisolasi. Karena reaksi cepat dengan elektrolit baterai. Biasanya, penumpukan semacam ini menyebabkan degradasi fisik dan mengurangi umur fungsional untuk baterai, namun demikian, pengendapan karbon padat memiliki keuntungan tersendiri, menunjukkan pendekatan yang menjanjikan untuk memperbaiki karbon dalam bentuk stabil dan mudah dibuang.

"Apa yang mengesankan tentang pekerjaan ini adalah kemungkinan untuk mengonversi sepertiga spesies CO2 menjadi karbon dengan efisiensi energi teoritis tinggi di atas 70%," kata editor ilmiah Joule Rahul Malik. "Arsitektur baterai adalah cara yang tak terduga tapi menarik untuk melihat fiksasi karbon."

Sejak menghasilkan padatan karbon, keduanya menyadari fiksasi karbon menurunkan kinerja baterai, para peneliti tidak dapat secara bersamaan memenuhi kedua tujuan tersebut dalam satu perangkat tunggal. Namun, dengan memasukkan sejumlah kecil logam rutenium ke dalam rancangannya sebagai katalis, mereka dapat menghindari pengendapan karbon yang ekstensif dan mendorong reversibilitas yang lebih baik, mengubah alat penguat karbon mereka menjadi baterai Li-CO2 yang berfungsi.

Tantangan yang tersisa untuk kedua fiksasi karbon dan kinerja baterai adalah beralih dari CO2 murni ke udara sekitar, sebuah lompatan yang berpotensi memungkinkan untuk mengobati CO2 di atmosfer dalam kasus pertama dan akan maju ke arah lithium-air yang secara teoritis kuat namun tidak stabil. Teknologi baterai dalam kasus kedua. Teknik fiksasi mungkin juga disesuaikan untuk menggosok gas berbahaya atau polusi lainnya seperti karbon monoksida, sulfur dioksida, oksida nitrat, dan nitrogen dioksida dari atmosfer, kata Zhou.

Ke depan, para periset juga akan mengembangkan potensi sistem mereka untuk mungkin mengarah pada pengubahan karbon dioksida menjadi gas karbon dan oksigen murni. "Mencapai pelepasan gas oksigen saat pengisian, ditambah dengan akumulasi karbon padat, akan mewujudkan strategi fiksasi karbon dioksida elektrokimia yang serupa dengan fotosintesis," kata Zhou.