Perangkat termoelektrik yang fleksibel memungkinkan pengambilan energi dari kulit manusia
Engine

Perangkat termoelektrik yang fleksibel memungkinkan pengambilan energi dari kulit manusia


Ilustrasi konseptual dari TEG yang sesuai dengan elektroda lunak dan konduktor panas lunak (s-HCs) untuk aplikasi sirkuit bertenaga sendiri. Sisipan kiri adalah foto kaki termoelektrik (TE) berbasis bismuth telluride (Bi2Te3) dan sisipan kanan adalah gambar optik dari penampang TEG yang sesuai. Batang skala, 5 dan 1 mm. Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Perangkat termoelektrik adalah perangkat konversi energi yang menggunakan tegangan yang dihasilkan oleh perbedaan suhu antara kedua ujung material; ia mampu mengubah energi panas, seperti panas buangan dari lokasi industri, menjadi listrik yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Perangkat termoelektrik yang ada bersifat kaku karena terdiri dari elektroda dan semikonduktor berbasis logam keras, sehingga menghalangi penyerapan penuh sumber panas dari permukaan yang tidak rata. Oleh karena itu, para peneliti telah melakukan studi terbaru tentang pengembangan perangkat termoelektrik fleksibel yang mampu menghasilkan energi dalam kontak dekat dengan sumber panas seperti kulit manusia dan pipa air panas.

Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST) mengumumkan bahwa tim penelitian kolaboratif yang dipimpin oleh Dr. Seungjun Chung dari Pusat Penelitian Bahan Hibrid Lunak dan Profesor Yongtaek Hong dari Departemen Teknik Listrik dan Komputer di Universitas Nasional Seoul (SNU, Presiden OH Se-Jung) mengembangkan perangkat termoelektrik fleksibel dengan kinerja pembangkit listrik tinggi dengan memaksimalkan fleksibilitas dan efisiensi perpindahan panas. Tim peneliti juga mempresentasikan rencana produksi massal melalui proses otomatis termasuk proses pencetakan.

Efisiensi perpindahan energi panas dari substrat yang ada yang digunakan untuk penelitian tentang perangkat termoelektrik fleksibel rendah karena konduktivitas termalnya yang sangat rendah. Efisiensi penyerapan panasnya juga rendah karena kurangnya fleksibilitas, membentuk lapisan pelindung panas, misalnya udara, saat bersentuhan dengan sumber panas. Untuk mengatasi masalah ini, perangkat termoelektrik berbasis bahan organik dengan fleksibilitas tinggi telah dikembangkan, tetapi aplikasinya pada perangkat yang dapat dikenakan tidak mudah karena kinerjanya yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan perangkat termoelektrik kaku berbasis bahan anorganik yang ada.

Pemanenan energi dimungkinkan dengan suhu kulit

Ilustrasi skematis sarung tangan peringatan permukaan panas dengan sistem LED mandiri dan paket penutup cahaya. Foto yang menunjukkan demonstrasi sarung tangan yang dipasang TEG saat digunakan untuk memegang berbagai benda panas seperti botol dan ketel. Sisipan memperlihatkan perbesaran tampilan sistem dan paket mandiri. Kontak konformal antara sarung tangan yang terpasang TEG dan permukaan 3D sumber panas menghasilkan tanda “H” yang terang tanpa bantuan dari catu daya eksternal. Batang skala, 5, 5 cm, dan 5 mm Kredit: Institut Sains dan Teknologi Korea (KIST)

Tim peneliti meningkatkan fleksibilitas sambil menurunkan resistansi perangkat termoelektrik dengan menghubungkan perangkat termoelektrik performa tinggi berbasis bahan anorganik ke substrat yang dapat diregangkan yang terdiri dari kawat nano perak. Perangkat termoelektrik yang dikembangkan menunjukkan fleksibilitas yang sangat baik, sehingga memungkinkan pengoperasian yang stabil bahkan saat ditekuk atau diregangkan. Selain itu, partikel logam dengan konduktivitas termal tinggi dimasukkan ke dalam substrat yang dapat diregangkan untuk meningkatkan kapasitas perpindahan panas sebesar 800% (1,4 W / mK) dan pembangkit listrik dengan faktor lebih tinggi dari tiga. (Jika perbedaan suhu 40 K atau lebih antara kedua ujung perangkat termoelektrik yang dikembangkan, 7 mW / cm32 listrik dihasilkan. Saat menempel pada kulit manusia, 7 μW / cm2 listrik dihasilkan hanya dari suhu tubuh.) Secara bersamaan, para peneliti mengotomatiskan seluruh proses kompleks, dari proses platform lunak hingga pengembangan perangkat termoelektrik, sehingga memungkinkan produksi massal perangkat.

Perangkat yang dikembangkan dapat digunakan sebagai sensor suhu tinggi di lokasi industri atau sebagai sensor pendeteksi jarak bebas baterai untuk mengemudi otonom dengan menggunakan perbedaan suhu di dalam dan di luar mobil. Alhasil, perangkat ini diharapkan mampu mengatasi masalah sumber daya sistem sensor berbasis baterai, yang berisiko meledak di lingkungan bersuhu tinggi.

Dr. Seungjun Chung, dengan KIST, mengatakan: “Penelitian ini menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk mengoperasikan perangkat yang dapat dikenakan yang sebenarnya seperti sarung tangan sensor suhu tinggi menggunakan sumber panas eksternal. Ke depan, kami akan mengembangkan platform termoelektrik fleksibel yang dapat mengoperasikan perangkat yang dapat dikenakan hanya dengan suhu tubuh. Temuan penelitian kami signifikan karena material komposit fungsional, platform perangkat termoelektrik, dan proses otomatis hasil tinggi yang dikembangkan dalam studi ini akan dapat berkontribusi pada komersialisasi perangkat wearable bebas baterai di masa mendatang. ”


Para peneliti mengembangkan oksida kobalt berlapis dengan sosok termoelektrik yang memecahkan rekor


Informasi lebih lanjut:
Byeongmoon Lee dkk, generator termoelektrik yang sesuai dengan kinerja tinggi dengan konduktor panas lunak yang dirakit sendiri secara magnetis untuk perangkat elektronik yang dapat dipakai sendiri, Komunikasi Alam (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-19756-z

Disediakan oleh Dewan Riset Nasional Sains & Teknologi

Kutipan: Perangkat termoelektrik yang fleksibel memungkinkan pengambilan energi dari kulit manusia (2021, 13 Januari) diambil pada 13 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-flexible-thermoelectric-devices-enable-energy.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel