Temuan Utama

Pengembangan sistem penyimpanan energi yang berkelanjutan dan efisien sangat penting untuk mengatasi tantangan dalam integrasi energi terbarukan serta keterbatasan baterai lithium-ion konvensional. Penelitian ini mengkaji membran elektrolit inovatif untuk baterai aluminum–air yang menggabungkan carbon quantum dots (CQDs) hasil sintesis dari arang sekam padi dan carbon nanotubes (CNTs) dalam matriks polyvinyl alcohol (PVA). CQDs disintesis menggunakan teknik berbasis gelombang mikro, sedangkan CNTs ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan struktur dan konduktivitas listrik. Tiga komposisi membran disiapkan, yaitu PVA/HCl/gliserol, PVA/HCl/gliserol/CQDs, dan PVA/HCl/gliserol/CQDs/CNTs. Analisis Fourier Transform Infrared (FTIR) menunjukkan peningkatan interaksi antarmolekul, sementara hasil X-ray diffraction (XRD) mengindikasikan penurunan ukuran kristalit dari 11,27 nm menjadi 8,29 nm, menandakan peningkatan sifat amorf. Hasil Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) memperlihatkan peningkatan konduktivitas ionik dari 4,98501 menjadi 6,35292 mS/cm atau sebesar 27,4%. Temuan ini menegaskan peran sinergis CQDs dan CNTs dalam mengoptimalkan transportasi ion dan mobilitas muatan. Pemanfaatan limbah sekam padi sebagai prekursor CQDs mendukung penggunaan sumber daya terbarukan, menjadikan pendekatan ini strategi berkelanjutan dan ekonomis untuk pengembangan baterai aluminum–air generasi lanjut.

Potensi Manfaat

Hasil penelitian ini memiliki potensi besar untuk diterapkan pada pengembangan sistem penyimpanan energi berkelanjutan, khususnya pada baterai aluminum–air generasi baru. Peningkatan konduktivitas ionik hingga 6.35 mS/cm pada membran PVA/HCl/Glycerol/CQDs/CNT menunjukkan bahwa material komposit ini dapat dimanfaatkan sebagai elektrolit berperforma tinggi dengan biaya produksi rendah. Pemanfaatan abu sekam padi sebagai sumber karbon untuk sintesis Carbon Quantum Dots (CQDs) juga membuka peluang ekonomi sirkular melalui konversi limbah pertanian menjadi material fungsional bernilai tinggi. Selain untuk baterai stasioner atau kendaraan listrik ringan, membran fleksibel berbasis polimer ini berpotensi dikembangkan pada sistem penyimpanan energi portabel dan perangkat elektronik fleksibel. Kombinasi CQDs dan CNT yang memperkuat struktur serta memperluas jalur migrasi ion memungkinkan peningkatan efisiensi dan durabilitas sel baterai, sehingga dapat berkontribusi dalam realisasi teknologi energi bersih, ramah lingkungan, dan ekonomis bagi masyarakat serta industri masa depan.