Pembangkit Listrik Tenaga Air = Memanfaatkan Perbedaan Kadar Garam Air Tawar Dan Air Laut

 

Para ahli energi di Stanford University telah mengembangkan baterai yang menggunakan nanoteknologi untuk menciptakan listrik dari perbedaan kadar garam antara air tawar dan air laut. Para peneliti berharap untuk menggunakan teknologi ini untuk membuat pembangkit listrik di mana air tawar sungai mengalir ke laut. Baterai dengan basis "pencampuran entropi" ini dioperasikan dengan menenggelamkan elektroda baterai secara bergantian dalam air sungai dan air laut untuk menghasilkan energi listrik.

Membuat listrik dari perbedaan salinitas (jumlah garam) dalam air tawar dan air laut bukan merupakan konsep baru. Sebelumnya konsep ini telah dibahas dalam beberapa diskusi teknologi pembangkit energi listrik, dan kemudian Norwegia Statkraft juga telah membangun prototipe pembangkit listrik tenaga air semacam ini. Tetapi tim Stanford, dipimpin oleh profesor ilmu dan teknik material Yi Cui, ia percaya metode mereka lebih efisien, dan dapat dibangun lebih murah.

Konsep pembangkit listrik menggunakan air tawar atau asin biasanya bekerja dengan cara melepaskan energi melalui proses osmosis (melewati molekul pelarut melalui membran). Namun, Pendekatan Tim Stanford memanfaatkan energi entropis dari interaksi antara air tawar dan air garam dengan elektroda baterai.

Baterai entropi mixing ini bekerja dengan mempertukaran elektrolit (cairan yang mengandung ion atau partikel bermuatan listrik) antara ketika baterai sudah diisi dan ketika dibuang. Ion-ion dalam air adalah natrium dan klorin, yang merupakan elemen dari garam biasa. Semakin asin air, maka semakin banyak natrium dan klorin yang dihasilkan, sehingga semakin banyak voltase yang dihasilkan.

Proses Pada Baterai

Baterai pertama diisi dengan air bersih dan dicharge. Kemudian air tawar diganti dengan air garam. Karena air garam memiliki ion 60 sampai 100 kali lebih banyak dari pada air tawar, potensiap listrik meningkat dan baterai dapat diisi pada tegangan yang lebih tinggi, sehingga baterai dapat menyediakan lebih banyak listrik.

Setelah baterai habis, air garam dihilangkan, dan baterai diisi lagi dengan air biasa untuk memulai siklus berikutnya.

Untuk meningkatkan efisiensi baterai, elektrode positif terbuat dari batang nano mangan dioksida. Elektrode negatif terbuat dari perak. Rancangan nanorods menyediakan sekitar 100 kali lebih luas permukaan untuk berinteraksi dengan ion natrium dibandingkan dengan bahan lain, dan memungkinkan ion untuk bergerak masuk dan keluar dari elektroda lebih mudah. Tim Stanford melaporkan efisiensi 74 persen dalam mengubah energi potensial pada baterai dengan listrik. Cui percaya bahwa dengan pengembangan lebih lanjut baterai dapat mencapai efisiensi hingga 85 persen.

Tim Stanford telah menghitung bahwa dengan 50 meter kubik (lebih dari 13.000 galon) air segar per detik, pembangkit listrik berbasis pada teknologi ini dapat menghasilkan hingga 100 megawatt tenaga listrik. Listrik sebesar itu sudah cukup untuk mendukung kebutuhan listrik sekitar 100.000 rumah.

Sementara air garam berlimpah di lautan, volume air tawar yang diperlukan menunjukkan bahwa lokasi yang baik untuk pembangkit daya baterai pencampuran entropi akan berada di tempat sungai mengalir ke laut. Karena delta dan muara sungai merupakan lingkungan sensitif, tim Stanford telah merancang baterai mereka untuk memiliki dampak ekologis yang minimal. Sistem ini akan memutar beberapa aliran sungai untuk menghasilkan tenaga, sebelum air kembali ke laut. Debit air akan menjadi campuran air sungai dan air laut, dan dilepaskan ke dalam suatu daerah di mana dua air sudah bercampur.

Bahkan, air bersih tidak harus berasal dari sungai. Air kotor, air keruh, atau air limbah bahkan secara potensial dapat digunakan. Bahkan, proses entropi pencampuran dapat dibalik untuk menghasilkan air minum dengan membuang garam dari air laut.

Hasil penelitian ini telah dipublikasikan di Nano Letters Journal.
Sumber : gizmag.com
tag : pembangkit listrik tenaga air laut tawar, perbedaan kadar garam, delta, muara sungai