Termoelektrik yang paling efisien telah diciptakan

Ahli kimia dari Universitas Northwestern telah mengembangkan bahan termoelektrik unik yang mengubah panas menjadi listrik.

Ini adalah material terbaik di kelasnya - efisiensinya dua kali lebih tinggi dari semua material serupa yang diketahui sebelumnya. Penemuan ini dapat menjadi sangat penting bagi perkembangan industri dunia, jika kita memperhitungkan bahwa dua pertiga energi yang dihasilkan untuk kebutuhan manusia hilang sebagai panas. Hasil kerja para peneliti dipublikasikan dalam jurnal "Nature".

Menurut makalah tersebut, material baru tersebut terdiri dari butiran timbal telurida dan strontium telurida, serta sejumlah kecil natrium. Material yang stabil secara lingkungan ini dapat mengubah 15 hingga 20 persen panas yang dihasilkan selama produksi energi menjadi listrik yang berguna.

Material baru ini dapat digunakan dalam industri otomotif dan industri berat (misalnya, dalam produksi kaca, batu bata, kilang minyak, pembangkit listrik tenaga batu bara dan gas). Selain itu, termoelektrik yang efisien dapat digunakan pada kapal dan tanker besar, yang menggunakan mesin pembakaran internal besar yang terus-menerus bekerja.

"Sistem termoelektrik kami adalah yang paling efisien di dunia pada suhu berapa pun," kata Mercury Kanatzidis, pemimpin proyek dan penulis utama makalah Nature. "Material ini dapat mengubah panas menjadi listrik lebih efisien daripada material lain." "Kami sering ditanya bagaimana cara memecahkan masalah konservasi energi," imbuh rekan Kanatzidis, Vinayak Dravid. "Namun, tidak ada solusi universal; solusinya harus komprehensif. Termoelektrik tidak dapat memecahkan semua masalah energi, tetapi merupakan bagian penting dari pendekatan komprehensif."

Termoelektrik adalah zat yang memiliki kemampuan untuk menghasilkan listrik pada suhu yang berbeda di berbagai zona material. Efisiensi konversi tersebut ditentukan oleh dua persyaratan yang sebagian besar saling bertentangan. Termoelektrik yang efisien harus menghantarkan listrik sebaik mungkin dan menghantarkan panas seburuk mungkin.

Suatu zat dengan resistansi yang sangat rendah tidak akan menjadi termoelektrik yang efektif jika ia menghantarkan panas dengan baik. Untuk mencapai konduktivitas termal yang rendah dengan konduktivitas listrik yang tinggi, para ilmuwan memodifikasi struktur material tersebut.

Para spesialis mengambil bahan termoelektrik klasik timbal telurida (PbTe) sebagai dasar dan menambahkan inklusi nanokristal strontium telurida. Mereka mengganggu struktur material yang teratur, tetapi tidak memengaruhi konduktivitas listriknya, dan dengan demikian konduktivitas termalnya.

Hasilnya menyenangkan para ilmuwan dan mungkin akan segera menyenangkan produsen mobil, kilang minyak, dan fasilitas industri lainnya, di mana material baru tersebut dapat membantu mengurangi biaya energi.