Cangkang Kepiting Untuk Membuat Elektroda Karbon

Cangkang kepiting memberikan suatu template yang murah dan nyaman guna membuat elektroda karbon yang berperforma tinggi dalam penyimpanan energi dan konversinya, kata para ilmuwan Cina.

           Bahan karbon mempunyai potensi aplikasi yang sangat banyak, termasuk elektroda – elektroda pada superkapasitor dan sel – sel bahan bakar. Struktur porinya dikenal dapat mempengaruhi properti physicokimiawinya dan secara normal dikontrol dengan menggunakan suatu template yang keras dan berpori seperti zeolite atau silika. Namun proses ini biasanya melibatkan penggunaan asam hydrofluoric guna menghilangkan beberapa template-nya, yang mana dapat saja komplek dan mahal.

Sebuah kelompok peneliti dari Fudan University, dipimpin oleh Yong-Yao Xia, telah mendemonstrasikan bahwa cangkang kepiting mempunyai struktur barisan berpori pada tingkat mikroskopisnya. Dengan menyelidiki struktur unik ini, mereka telah menghasilkan susunan nanofiber karbon berpori dengan mengkombinasikan template cangkang kepiting yang keras dengan metode pen-template-an yang dibuat lunak. ‘Beberapa template biologis pada umumnya sangat banyak, dapat diperbaharui, murah dan ramah lingkungan dibandingkan dengan template buatan,’ jelas Xia.

Susunan nanofiber karbon berpori dapat dibuat dengan menggunakan cangkang kepiting sebagai template-nya. Setelah pembakaran cangkang kepiting di udara, template berpori utamanya terdiri dari kalsium karbonat. Dengan menambahkan template copolymer yang lunak dan resol terdahulu membentuk kerangka karbonnya. Dengan pemanasan dibawah gas nitrogen menghilangkan template yang lunak dan template yang keras dapat dilarutkan pada asam hydrochloric.

‘Template cangkang kepiting yang keras tidak hanya mudah untuk dipindahkan tetapi berpori secara hirarkinya,’ kata Rui Zhang, seorang ahli pada bahan karbon berpori pada Shanghai Institute of Technology. Susunan karbon nanofiber yang ter-template menyimpan tingkat hirarki keporiannya, dengan membentuk pori – pori dengan tiga ukuran. Hasil terbesar dari pengemasan nanofiber tersebut, pori – pori medium dari ruang hampa diantara nanofiber dan naofiber karbon mereka berisi pori – pori yang paling kecil.

Struktur porinya sangat sesuai untuk penyimpanan muatan oleh adsorpsi/desorpsi ion sebagai bahan elektroda bagi superkapasitor atau katalis platinum/palladium yang diisikan pada aplikasi sel bahan bakar, kata Xia. Dengan dibantu oleh area permukaan yang besar dan struktur kompleknya, bahan dari Xia menunjukkan hasil yang menakjubkan pada kedua kasus.

Tim Xia sekarang ini menggunakan cangkang kepiting guna men-template-kan bahan berpori lainnya sama baiknya dengan menyelidiki template alternatif dari sisik ikan.