Bahan-bahan termoelektrik dapat memanfaatkan perbedaan termal untuk menghasilkan listrik. Sekarang ada cara murah dan ramah lingkungan untuk memproduksinya dengan komponen yang paling sederhana: pensil, kertas fotokopi, dan cat konduktif yang cukup untuk mengubah perbedaan suhu menjadi listrik melalui efek termoelektrik. Sebuah tim penelit dari Helmholtz-Zentrum Berlin menunjukkannya.
Efek termoelektrik bukanlah hal baru – ditemukan hampir 200 tahun yang lalu oleh Thomas J. Seebeck. Jika dua buah logam berbeda disatukan, maka tegangan listrik bisa muncul jika salah satu logamnya lebih panas dari yang lainnya.
Efek ini memungkinkan sebagian panas sisa diubah menjadi energi listrik. Panas sisa adalah hasil sampingan dari hampir semua proses teknologi dan alam, seperti pembangkit tenaga listrik, peralatan rumah tangga, juga pada tubuh manusia. Ini adalah salah satu sumber energi yang kurang dimanfaatkan di dunia – dan biasanya benar-benar tidak terpakai.
Efek kecil
Sayangnya, sebagai efek yang berguna tersebut sangat kecil dalam logam biasa. Hal ini karena logam tidak hanya memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, namun juga konduktivitas termal yang tinggi. Sehingga, perbedaan suhunya mudah menghilang. Bahan-bahan termoelektrik perlu memiliki konduktivitas termal yang rendah meskipun konduktivitas listriknya tinggi. Peralatan termoelektrik yang terbuat dari bahan semikonduktor anorganik seperti telluride bismut sudah digunakan saat ini dalam aplikasi teknologi tertentu. Namun, sistem material seperti itu biayanya mahal dan penggunaannya hanya dalam situasi tertentu saja. Bahan-bahan organik yang fleksibel dan tidak beracun berdasarkan struktur nano karbon, misalnya, juga sedang diselidiki agar dapat digunakan pada tubuh manusia.
Pensil HB dan pernis co-polymer
Tim peneliti yang dipimpin oleh Prof. Norbert Nickel di HZB, telah menunjukkan bahwa efek termoelektrik dapat diperoleh dengan cara yang lebih sederhana. Yaitu, dengan menggunakan pensil HB-grade normal. Mereka menutupi suatu area kecil dengan pensil pada sebuah kertas fotokopi biasa. Sebagai bahan kedua, mereka menerapkan cat co-polimer konduktif transparan (PEDOT: PSS) ke permukaannya.
Yang mengejutkan adalah, jejak-jejak pensil di atas kertas memberikan voltase yang sebanding dengan nanokomposit lainnya yang jauh lebih mahal. Di mana biasanya digunakan untuk elemen termoelektrik fleksibel. Dan tegangan tersebut, bisa ditingkatkan sepuluh kali lipatnya dengan menambahkan indium selenide pada grafit dari pensil.
Transportasi panas yang buruk menjelaskan
Para peneliti menyelidiki film pelapis grafit dan lapisan polimer dengan menggunakan pemindaian mikroskop elektron dan metode spektroskopi (hamburan Raman) di HZB. “Hasilnya sangat mengejutkan bagi kita juga,” jelas Nikel. “Tapi sekarang kami telah menemukan penjelasan mengapa ini bekerja dengan baik: deposit pensil yang tertinggal di atas kertas membentuk permukaan yang ditandai dengan serabut grafit tak beraturan, beberapa graphene, dan tanah liat. Sementara ini hanya sedikit mengurangi konduktivitas listrik, panas yang diangkut jauh kurang efektif. ”
Komponen Fleksibel dicetak tepat di atas kertas
Konstituen sederhana ini mungkin bisa digunakan di masa depan untuk mencetak komponen termoelektrik pada kertas yang sangat murah, ramah lingkungan, dan tidak beracun. Komponen mungil dan fleksibel seperti itu juga bisa digunakan langsung pada tubuh dan bisa menggunakan panas tubuh untuk mengoperasikan perangkat kecil atau sensor.
