Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Efisiensi konversi meningkat lebih dari 60% – ScienceDaily


Sebuah studi baru dari Universitas Wollongong mengatasi tantangan utama material termoelektrik, yang dapat mengubah panas menjadi listrik dan sebaliknya, meningkatkan efisiensi konversi lebih dari 60%.

Aplikasi saat ini dan yang potensial di masa depan berkisar dari perawatan rendah, pendinginan solid-state hingga pembangkit listrik tanpa karbon yang kompak, yang dapat mencakup perangkat pribadi kecil yang ditenagai oleh panas tubuh sendiri.

“Pemisahan transportasi elektronik (berbasis elektron) dan termal (berbasis telepon) akan menjadi pengubah permainan dalam industri ini,” kata Prof Xiaolin Wang dari UOW.

Aplikasi dan tantangan termoelektrik

Bahan berbasis telurida bismut (Bi2Untuk3, Sb2Untuk3 dan paduannya) adalah bahan termoelektrik yang tersedia secara komersial paling sukses, dengan aplikasi saat ini dan masa depan yang terbagi dalam dua kategori: mengubah listrik menjadi panas, dan sebaliknya:

  • Mengubah listrik menjadi panas: pendinginan solid-state yang andal dan rendah perawatan (pompa panas) tanpa bagian yang bergerak, tanpa suara, dan tanpa getaran.
  • Mengubah panas menjadi listrik termasuk pembangkit listrik bebas fosil dari berbagai sumber panas atau menyalakan perangkat mikro ‘secara gratis’, menggunakan suhu lingkungan atau tubuh.

Pemanenan panas memanfaatkan sumber panas gratis dan berlimpah yang disediakan oleh panas tubuh, mobil, kehidupan sehari-hari, dan proses industri. Tanpa membutuhkan baterai atau catu daya, bahan termoelektrik dapat digunakan untuk memberi daya pada sensor cerdas di lokasi terpencil yang tidak dapat diakses.

Tantangan berkelanjutan dari bahan termoelektrik adalah keseimbangan sifat listrik dan termal: Dalam kebanyakan kasus, peningkatan sifat listrik suatu bahan (konduktivitas listrik lebih tinggi) berarti memburuknya sifat termal (konduktivitas termal lebih tinggi), dan sebaliknya.

“Kuncinya adalah memisahkan transportasi termal dan transportasi listrik,” kata penulis utama, mahasiswa PhD Guangsai Yang.

Efisiensi yang lebih baik melalui decoupling

Tim menambahkan sejumlah kecil partikel nano-boron amorf ke bahan termoelektrik berbasis bismuth telluride, menggunakan rekayasa cacat nano dan desain struktural.

Partikel nano boron amorf diperkenalkan menggunakan metode spark plasma sintering (SPS).

“Ini mengurangi konduktivitas termal material, dan pada saat yang sama meningkatkan transmisi elektronnya,” jelas penulis koresponden Prof Xiaolin Wang.

“Rahasia teknik material termoelektrik adalah memanipulasi phonon dan transpor elektron,” jelas Profesor Wang.

Karena elektron membawa panas dan menghantarkan listrik, rekayasa material yang didasarkan pada transpor elektron saja rentan terhadap pertukaran abadi antara sifat termal dan listrik.

Fonon, di sisi lain, hanya membawa panas. Oleh karena itu, memblokir transpor fonon mengurangi konduktivitas termal yang disebabkan oleh getaran kisi, tanpa memengaruhi sifat elektronik.

“Kunci untuk meningkatkan efisiensi termoelektrik adalah meminimalkan aliran panas melalui pemblokiran fonon, dan memaksimalkan aliran elektron melalui (transmisi elektron),” kata Guangsai Yang. “Ini adalah asal mula efisiensi termoelektrik tertinggi dalam material kami.”

Hasilnya adalah efisiensi konversi tertinggi sebesar 11,3%, yang 60% lebih baik daripada bahan yang tersedia secara komersial yang dibuat dengan metode peleburan zona.

Selain menjadi bahan termoelektrik yang tersedia secara komersial paling sukses, bahan berbasis telurida bismut juga merupakan isolator topologi yang khas.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online