Aulanews.id - "The Big Yellow Sulfur Pile" merupakan bukti besarnya jumlah unsur sulfur yang dihasilkan dari proses hidrodesulfurisasi penyulingan minyak bumi. Pada tahun 2013, kelompok Prof. Pyun dari Universitas Arizona mengembangkan vulkanisasi terbalik, sebuah metode untuk mensintesis belerang (SRP) yang mengandung kandungan sulfur unsur lebih dari 50 wt% pada tulang punggung polimer baru ini. Sulfur unsur ini disintesis sebagai SRP yang stabil secara kimia dan berwujud padat dengan mengkopolimerkannya dengan komonomer yang mengandung ikatan π. SRP biasanya digunakan untuk membuat optik inframerah (IR) berbasis polimer karena transparansinya yang tinggi dan indeks bias yang tinggi di wilayah IR, menggantikan bahan IR yang mahal dan rapuh seperti Ge, ZnS, dan ZnSe. Di luar aplikasi optik ini, tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Jeong Jae (JJ) Wie dari Departemen Teknik Organik dan Nano di Universitas Hanyang kini mengubah limbah kuning cerah ini menjadi sumber daya yang berharga untuk energi berkelanjutan. dilansir dari phys.org pada Selasa (13/8/2024). Nanogenerator triboelektrik (TENG) telah dianggap sebagai penghasil energi ramah lingkungan yang menjanjikan yang mengubah energi mekanik yang terbuang menjadi listrik. Namun, TENG yang canggih biasanya menggunakan fluoropolimer yang berpotensi tinggi melepaskan zat perfluoroalkil dan polifluoroalkil (PFAS) yang berbahaya ke dalam ekosistem. Setelah diserap ke dalam tubuh manusia, PFAS dapat bertahan dalam jangka waktu lama karena struktur kimianya yang stabil dan dapat menyebabkan risiko kesehatan yang serius seperti kanker, kerusakan sistem kekebalan tubuh, dan keguguran. Untuk mengatasi masalah lingkungan kritis ini dengan TENG, tim peneliti Prof. Wie telah mengembangkan TENG berbasis polimer kaya sulfur baru. Penggunaan sulfur unsur menawarkan tiga keuntungan dalam hal ekonomi, keberlanjutan, dan kinerja keluaran TENG. Sulfur unsur sangat murah tetapi memiliki kemurnian tinggi karena 7 juta ton sulfur dihasilkan setiap tahun melalui proses hidrodesulfurisasi fase gas. Mendaur ulang sulfur unsur menawarkan keuntungan besar dalam hal keberlanjutan, karena limbah sulfur unsur memiliki penggunaan terbatas dan menimbulkan masalah penyimpanan yang signifikan. Yang penting, unsur sulfur memiliki afinitas elektron tertinggi sebesar −200 kJ mol −1 , lebih tinggi dibandingkan karbon (−122 kJ mol −1 ). Afinitas elektron adalah ukuran energi yang dilepaskan ketika sebuah atom memperoleh elektron. Sebuah atom dengan afinitas elektron yang tinggi lebih suka memperoleh elektron dan menjadi lebih stabil dengan tingkat energi yang lebih rendah daripada atom dengan afinitas elektron yang lebih rendah. Ini berarti bahwa polimer yang kaya sulfur dapat menjadi kandidat yang bagus untuk bahan triboelektrik berkinerja tinggi karena mereka memfasilitasi pembentukan muatan permukaan. Perkembangan terbaru ini dibangun berdasarkan penelitian kelompok Prof. Wie sebelumnya dari tahun 2019 dan 2021 yang membahas TENG berbasis SRP. Pada tahun 2019, tim tersebut menjadi yang pertama memperkenalkan TENG berbasis SRP melalui fluorinasi permukaan film SRP. Metode ini menghasilkan peningkatan tegangan 6 kali lipat dan peningkatan arus 3 kali lipat dibandingkan dengan TENG berbasis PTFE tradisional. Namun, metode ini bergantung pada fluorin yang beracun dan mudah terbakar (F 2 ) yang beracun dan mudah terbakar. Pada tahun 2021, tim mengembangkan campuran berbasis SRP yang menunjukkan lokalisasi permukaan fluoropolymer melalui pemisahan fase, yang menghindari gas beracun dengan menggunakan pemisahan fase. Teknik ini meningkatkan kinerja TENG tanpa menggunakan gas fluorin beracun, mencapai peningkatan tegangan dan arus keluaran masing-masing 8 kali lipat dan 9 kali lipat, dibandingkan dengan TENG berbasis PTFE. Namun, meskipun hanya menggunakan 7,5 wt% fluoropolymer, TENG tidak sepenuhnya bebas dari PFAS. Penelitian ini membawa kemajuan dalam penggunaan SRP lebih jauh tanpa masalah lingkungan yang disebutkan di atas dengan mengintegrasikan MXene, nanomaterial 2D baru, dengan struktur terpisah. Struktur terpisah memungkinkan komposit SRP/MXene memiliki distribusi yang seragam dengan penggunaan MXene yang diminimalkan di bawah 0,5 wt% namun memaksimalkan luas antarmuka antara MXene dan matriks SRP. Rekayasa struktur ini ini penting untuk meningkatkan muatan yang terakumulasi di antarmuka, yang penting untuk kinerja keluaran TENG yang tinggi. Terakhir, TENG berbasis komposit SRP/MXene menunjukkan kerapatan daya puncak tertinggi yang pernah tercatat sebesar 3,80 W m −2 , yang merupakan peningkatan nilai 8,4 kali lipat dibandingkan dengan TENG berbasis SRP yang dilaporkan sebelumnya pada tahun 2022. Kemampuan ini memungkinkannya untuk langsung memberi daya pada LED biru seri 558 yang terhubung dan mengisi daya kapasitor secara efisien, yang menandai langkah signifikan menuju aplikasi praktis di berbagai bidang. Penelitian ini tidak hanya meningkatkan kinerja TENG tetapi juga secara nyata memajukan keberlanjutan sejati di lapangan. Komposit SRP/MXene yang inovatif dengan struktur terpisah menetapkan standar baru untuk teknologi pemanenan energi hijau. dilansir dari phys.org pada Selasa (13/8/2024).
