Terobosan Sel Bahan Bakar Natrium: Harapan Baru Energi untuk Transportasi Masa Depan

Suara.com - Baterai konvensional, seperti lithium-ion, mulai mencapai batas kemampuannya dalam menyimpan energi per satuan berat. Ini menjadi kendala serius untuk inovasi transportasi—khususnya penerbangan, kapal, dan kereta—yang menuntut sistem penyimpanan energi berkapasitas tinggi, ringan, dan efisien.

Namun, sebuah terobosan dari tim peneliti di MIT membuka kemungkinan baru sel bahan bakar logam natrium-udara yang menjanjikan kepadatan energi lebih dari tiga kali lipat dibandingkan baterai lithium-ion.

Berbeda dari baterai yang harus diisi ulang secara elektrik, sel bahan bakar ini bekerja dengan prinsip pengisian bahan bakar cepat—mirip seperti mengganti cartridge.

Ia menggunakan logam natrium cair sebagai bahan bakar dan udara biasa sebagai oksidan. Di antara keduanya terdapat lapisan elektrolit keramik padat yang memungkinkan ion natrium berpindah bebas, menghasilkan reaksi kimia yang menciptakan listrik.

Dalam prototipe awal, sel bahan bakar ini telah mencapai kepadatan energi hingga 1.500 watt-jam per kilogram dalam skala sel, yang berarti berpotensi menghasilkan lebih dari 1.000 watt-jam/kg dalam sistem penuh. Angka ini menjadi titik kritis dalam pengembangan penerbangan listrik regional.

“Itu ambang batas realistis untuk membuat penerbangan listrik regional jadi mungkin,” jelas Yet-Ming Chiang, Profesor di MIT dan pemimpin riset ini.

Sebagai perbandingan, baterai lithium-ion saat ini hanya mampu mencapai sekitar 300 watt-jam/kg.

Tidak hanya untuk pesawat, teknologi ini juga menjanjikan revolusi di transportasi darat dan laut, yang sama-sama menuntut kepadatan energi tinggi dan biaya rendah.

Salah satu keunggulan besar sistem ini terletak pada sumbernya natrium. Natrium melimpah, murah, dan mudah diekstraksi—terutama dari garam biasa, berbeda dengan litium yang terbatas dan mahal. Selain itu, logam natrium sudah pernah diproduksi massal secara aman di AS hingga 200.000 ton per tahun untuk keperluan bensin bertimbal.

Menariknya, sel bahan bakar ini juga ramah lingkungan. Emisi dari reaksi natrium dengan oksigen menghasilkan senyawa natrium oksida yang menyerap karbon dioksida dari udara dan membentuk natrium bikarbonat, biasa dikenal sebagai soda kue.

Jika dilepaskan ke laut, senyawa ini justru membantu menetralisir keasaman air laut, memberikan manfaat lingkungan tambahan tanpa biaya ekstra.

Soal keamanan, Chiang menekankan bahwa meskipun logam natrium reaktif, sel bahan bakar ini lebih aman daripada baterai konvensional. Tidak ada dua reaktan berenergi tinggi yang berdekatan, satu sisi hanyalah udara, yang membuat risiko reaksi berantai sangat kecil.

Tim MIT telah merancang dua versi prototipe: versi vertikal dan horizontal, keduanya diuji dalam kondisi kelembapan udara yang dikontrol. Peneliti menemukan bahwa udara lembap sangat penting agar produk buangan natrium berbentuk cair, mempermudah pembersihan dan mencegah penyumbatan reaksi.

Kini, tim mendirikan perusahaan rintisan bernama Propel Aero, yang berada di bawah inkubator MIT The Engine, untuk mengembangkan dan mengkomersialkan teknologi ini.

Rencana jangka pendek mereka adalah menciptakan sel seukuran batu bata dengan kapasitas 1.000 watt-jam, cukup untuk menggerakkan drone besar. Ini akan menjadi langkah awal menuju penggunaan skala besar di bidang penerbangan, pertanian, dan transportasi darat.

Dengan kombinasi antara inovasi desain, kepadatan energi tinggi, ketersediaan bahan, keamanan, serta manfaat ekologis, sel bahan bakar natrium ini berpotensi menjadi solusi revolusioner dalam transisi energi transportasi global.

Sebagaimana dikatakan Chiang, “Kalau orang menganggap ini ide yang gila, justru itu pertanda bahwa kita berada di jalur menuju sesuatu yang benar-benar baru.”