BAGIKAN

Bahan-bahan termoelektrik dapat menggunakan 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 normal cukup untuk mengubah perbedaan suhu menjadi listrik melalui efek termoelektrik. Sekarang telah ditunjukkan oleh sebuah tim di Helmholtz-Zentrum Berlin.

Efek termoelektrik bukanlah hal baru – ditemukan hampir 200 tahun yang lalu oleh Thomas J. Seebeck. Jika dua logam berbeda disatukan, maka tegangan listrik bisa berkembang jika satu logam lebih panas dari yang lain. Efek ini memungkinkan panas residu sebagian diubah menjadi energi listrik. Panas sisa adalah hasil sampingan dari hampir semua proses teknologi dan alam, seperti pembangkit tenaga listrik dan setiap alat rumah tangga, dan juga 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 seperti itu, sangat kecil dalam logam biasa. Hal ini karena logam tidak hanya memiliki konduktivitas listrik yang tinggi, namun juga konduktivitas termal yang tinggi, sehingga perbedaan suhu mudah hilang. Bahan termoelektrik perlu memiliki konduktivitas termal yang rendah meskipun konduktivitas listriknya tinggi. Perangkat termoelektrik yang terbuat dari bahan semikonduktor anorganik seperti telluride bismut sudah digunakan saat ini dalam aplikasi teknologi tertentu. Namun, sistem material seperti itu mahal dan penggunaannya hanya terbayar dalam situasi tertentu. Bahan organik yang fleksibel dan tidak beracun berdasarkan struktur nano karbon, misalnya, juga sedang diselidiki untuk digunakan dalam tubuh manusia.

Pensil pensil, kertas dan co-polymer cukup untuk perangkat termoelektrik. Kredit: HZB

Pensil HB dan pernis co-polymer

Sebuah tim yang dipimpin oleh Prof. Norbert Nickel di HZB sekarang telah menunjukkan bahwa efeknya dapat diperoleh dengan lebih sederhana: menggunakan pensil HB-grade normal, mereka menutupi area kecil dengan pensil pada kertas fotokopi biasa. Sebagai bahan kedua, mereka menerapkan cat co-polimer konduktif transparan (PEDOT: PSS) ke permukaan.

Yang terjadi adalah jejak pensil di atas kertas memberikan voltase yang sebanding dengan nanokomposit lain yang jauh lebih mahal yang saat ini digunakan untuk elemen termoelektrik fleksibel. Dan tegangan ini bisa ditingkatkan sepuluh kali lipat dengan menambahkan beberapa indium selenide ke 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.