Perangkat pasif baru menghasilkan listrik siang dan malam

Para peneliti telah mengembangkan generator termoelektrik baru (TEG) yang dapat terus menghasilkan listrik menggunakan panas dari matahari dan elemen radioaktif yang melepaskan panas ke udara.

Karena bekerja pada siang atau malam hari dan dalam kondisi mendung, TEG mandiri yang baru dapat menyediakan sumber daya yang andal untuk perangkat elektronik kecil seperti sensor luar ruangan.

"Sumber daya tradisional seperti baterai memiliki kapasitas terbatas dan memerlukan penggantian atau pengisian ulang reguler, yang dapat merepotkan dan tidak berkelanjutan," kata pemimpin tim peneliti Jing Liu dari Universitas Jimei dalam sebuah pernyataan di China. "Desain TEG baru kami dapat menawarkan solusi daya yang berkelanjutan dan berkelanjutan untuk perangkat kecil, mengatasi keterbatasan sumber daya tradisional seperti baterai."

TEG adalah perangkat solid-state yang menggunakan perbedaan suhu untuk menghasilkan listrik tanpa bagian yang bergerak. Dalam jurnal Optics Express, Liu dan tim peneliti multi-lembaga menjelaskan dan mendemonstrasikan TEG baru yang secara bersamaan dapat menghasilkan panas dan dingin yang diperlukan untuk menciptakan perbedaan suhu yang cukup besar untuk menghasilkan listrik bahkan saat tidak ada matahari. Sumber daya pasif terbuat dari komponen yang dapat dengan mudah dibuat.

"Desain unik dari generator termoelektrik mandiri kami memungkinkannya bekerja terus menerus, terlepas dari cuacanya," kata Liu. "Dengan pengembangan lebih lanjut, TEG kami memiliki potensi untuk memengaruhi berbagai aplikasi, mulai dari penginderaan jarak jauh hingga perangkat elektronik yang dapat dikenakan."

Ketika bahan termoelektrik mengalami gradien suhu, elektron akan mengalir dari bagian panas ke bagian dingin, menghasilkan arus listrik. Meskipun ada TEG berdasarkan fenomena ini, mereka cenderung menghasilkan perbedaan suhu yang tidak stabil dan tidak menghasilkan listrik yang cukup untuk digunakan.

Untuk mengatasi keterbatasan ini, para peneliti mengembangkan jenis TEG baru. Ini menggunakan komponen yang disebut ultra-broadband solar absorber (UBSA) untuk menangkap sinar matahari, yang memanaskan satu sisi generator. Secara bersamaan, komponen lain yang disebut emitor pendingin radiasi datar (RCE) mendinginkan sisi lain dengan melepaskan panas. Baik UBSA dan RCE dapat diterapkan pada substrat yang fleksibel, yang dapat berguna untuk menyalakan perangkat portabel, misalnya.

Karena daya pemanas UBSA secara signifikan lebih besar daripada daya pendinginan RCE di bawah intensitas sinar matahari normal, para peneliti menempatkan RCE di atas UBSA dengan area yang lebih luas. Saat sinar matahari menerpa seluruh perangkat, bagian UBSA yang tidak ternaungi menyerap energi matahari untuk memanas sementara RCE di atas mulai mendingin. Kombinasi pemanasan dan pendinginan menciptakan perbedaan suhu yang diubah menjadi listrik.

Pada malam hari atau hari mendung, perbedaan suhu berkurang secara signifikan karena tidak adanya sinar matahari langsung. Namun demikian, masih terdapat perbedaan suhu yang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, meskipun dengan efisiensi yang lebih rendah dibandingkan dengan hari yang cerah.

Untuk menguji perangkat tersebut, para peneliti melakukan percobaan di luar ruangan dalam kondisi cuaca yang berbeda. Mereka memantau output tegangan perangkat dan menemukan bahwa itu dapat terus menghasilkan listrik sepanjang siang dan malam dan selama kondisi siang hari berawan. Perangkat mencapai output tegangan puncak 166,2 mV pada hari yang cerah, cukup untuk memberi daya pada sensor atau perangkat kecil. Pada malam yang cerah dan hari berawan, masing-masing menghasilkan 14,7 mV dan 95 mV.

“Metode inovatif kami yang menggabungkan pemanasan matahari dengan pendinginan radiasi memungkinkan TEG menghasilkan listrik tanpa gangguan,” kata Haoyuan Cai, anggota tim peneliti. "Ini dapat meningkatkan akses ke layanan penting, khususnya di daerah terpencil atau terbelakang di mana sumber daya tradisional tidak tersedia." (Pers Eropa)

Lanjut membaca