Ditulis oleh:

Penggunaan teknologi moden seperti komputer dan telefon pintar kini menjadi sebahagian penting dalam kehidupan seharian manusia. Bagi memastikan peranti ini berfungsi dengan baik, sistem penyimpanan dan penukaran tenaga seperti sel bateri dan sel suria memainkan peranan utama. Kedua-dua sel ini berfungsi menukarkan tenaga kimia kepada tenaga elektrik melalui prinsip perbezaan kepekatan elektron serta potensi elektrik. Dalam setiap sel, elektrolit merupakan komponen yang tidak kurang pentingnya selain elektrod. Elektrolit, yang biasanya dalam bentuk larutan berion, bertindak sebagai medium pengangkutan ion. Untuk menghasilkan sel berprestasi tinggi, elektrolit yang digunakan perlu mempunyai kekonduksian ion yang baik dan kestabilan tinggi.

Seiring dengan perkembangan teknologi, penggunaan elektrolit dalam bentuk pepejal semakin mendapat perhatian dalam pembangunan peranti moden. Salah satu inovasi yang menonjol ialah elektrolit polimer pepejal (EPP), iaitu gabungan garam dan polimer, dengan polimer berperanan sebagai pelarut. Inovasi ini menawarkan beberapa kelebihan, antaranya lekatan yang kuat dengan elektrod serta memudahkan proses pembuatan sel tenaga yang lebih kecil, ringan dan padat. Kajian menunjukkan terdapat beberapa faktor penting yang menentukan keberkesanan gabungan garam dan polimer ini. Antaranya termasuk kehadiran Kumpulan berfungsi kimia yang mampu berinteraksi dengan ion, keupayaan polimer untuk melarutkan garam, kestabilan struktur garam, dan juga sifat fizikal polimer yang membolehkan ia kekal fleksibel pada suhu tertentu. Secara ringkasnya, gabungan faktor-faktor ini menjadikan EPP lebih efisien dan berdaya saing untuk diaplikasikan dalam teknologi tenaga baharu.

Namun, kemajuan teknologi hari ini tidak hanya diukur melalui kecekapan sesuatu peranti, malah turut mengambil kira faktor kelestarian alam sekitar. Dunia kini semakin memberi perhatian kepada bahan mesra alam yang mampu mengurangkan pencemaran, di samping membuka peluang baharu dalam industri bioteknologi dan ekonomi hijau. Salah satu contoh menarik ialah kappa-karrageenan, sejenis polimer semula jadi yang diekstrak daripada rumpai laut merah (Rhodophyceae). Bahan ini bukan sahaja mudah diperoleh, malah mempunyai kumpulan kimia tertentu yang kaya dengan atom elektronegatif seperti hidroksil dan sulfat (Rajah 1). Sifat inilah yang menjadikan kappa-karrageenan berpotensi besar sebagai bahan asas dalam pembangunan elektrolit polimer pepejal.

Menariknya, struktur kimia kappa-karrageenan boleh diubah suai untuk memperkayakan lagi keupayaannya sebagai bahan elektrolit. Melalui proses pengubahsuaian kimia, kumpulan berfungsi tertentu boleh ditambah pada rangka asal kappa karrageenan, sekali gus meningkatkan interaksi bahan ini dengan ion yang bergerak di dalam sistem elektrolit. Salah satu contoh ialah penghasilan karboksimetil kappa karrageenan (Rajah 2). Apabila kumpulan karboksimetil ditambahkan, berlaku perubahan struktur yang signifikan, seolah-olah membuka lebih banyak tapak aktif untuk berinteraksi dengan ion. Perubahan ini bukan sahaja bersifat teori, malah terbukti secara eksperimen. Berdasarkan Jadual 1, nilai kekonduksian ion meningkat daripada 1.67 × 10⁻⁷ S cm⁻¹ kepada 1.47 × 10⁻⁵ S cm⁻¹ selepas pengubahsuaian.

Secara ringkasnya, kappa-karrageenan bukan sahaja berpotensi sebagai bahan asas elektrolit polimer pepejal, malah membuka peluang besar dalam bidang tenaga hijau. Dengan keupayaan strukturnya yang boleh diubah suai bagi meningkatkan prestasi, bahan semula jadi ini mampu menjadi alternatif mesra alam kepada polimer sintetik. Lebih menarik lagi, pembangunan teknologi ini juga berpotensi merancakkan ekonomi tempatan melalui industri rumpai laut, sekali gus memberi nilai tambah kepada sumber semula jadi negara.

Rujukan

1. Mobarak, N.N., Ramli, N., Ahmad, A. and Rahman, M.Y.A., 2012. Chemical interaction and conductivity of carboxymethyl κ-carrageenan based green polymer electrolyte. Solid state ionics, 224, pp.51-57.

2. Mobarak, N.N., Jumaah, F.N., Ghani, M.A., Abdullah, M.P. and Ahmad, A., 2015. Carboxymethyl carrageenan based biopolymer electrolytes. Electrochimica Acta, 175, pp.224-231.

3. Jumaah, F.N., Mobarak, N.N., Ahmad, A., Ghani, M.A. and Rahman, M.Y.A., 2015. Derivative of iota-carrageenan as solid polymer electrolyte. Ionics, 21(5), pp.1311-1320.