Alat ini akan mengonversikan panas sia-sia mesin menjadi energi listrik!

Anda harus sadar bahwa operasional mobil Anda hanya menggunakan 15% dari keseluruhan energi yang terkandung oleh bensin. Itu artinya, 85% bensin di dalam tanki Anda terbuang sia-sia. Sebagian besar kerugian tersebut – yakni mencapai lebih dari 62% – terbuang sebagai panas dari mesin. Panas tersebut terbuang ke udara lewat sistem knalpot, dan juga terbuang begitu saja melewati bodi mesin. Bayangkan jika sejumlah besar panas tersebut masih bisa dikonversikan kembali ke energi lain yang lebih bermanfaat, tentu akan menjadi sesuatu yang luar biasa!

Dilansir dari Science Daily, para ilmuwan dari Ohio State University menjelaskan sebuah alat inovatif yang mereka buat dengan menggunakan sifat magnetis komposit nikel dan platinum untuk menguatkan tegangan output dari sebuah alat termoelektrik menjadi sepuluh kali lipat. Alat super tipis ini akan menjadi komponen masa depan alat-alat elektronik populer yang akan mampu menyerap energi panas dari mana saja untuk dapat mengonversikannya menjadi energi listrik.

“Lebih dari separuh energi yang kita gunakan terbuang sia-sia dan masuk ke atmosfer sebagai panas,” ungkap Boona, peneliti doktoral dari universitas terkait. “Termoelektrik padat akan membantu kita menyerap sebagian energi terbuang tersebut. Alat ini tidak memiliki komponen bergerak, tidak akan aus, kuat dan bebas perawatan. Sayangnya, untuk saat ini, alat ini sangat mahal dan tidak cukup efisien untuk diaplikasikan secara luas. Kami sesang bekerja untuk mengubah hal tersebut.”

161222130528_1_900x600

Penelitian mengenai teknologi termoelektrik padat memang sedang banyak dikembangkan oleh banyak ilmuwan. Termoelektrik padat berfungsi secara langsung mengubah energi panas di alam sekitar langsung menjadi energi listrik. Teknologi konversi energi ini akan mampu meningkatkan efisiensi energi total secara signifikan. Seperti halnya alat yang dikembangkan oleh ilmuwan dari Universitas Ohio ini, sekalipun masih berharga super mahal, namun keberadaannya tentu berpotensi meningkatkan efisiensi total berbagai macam alat konversi energi seperti pada mobil-mobil konvensional. 

Penelitian dari Ohio State University ini merupakan pengembangan lanjutan dari penelitian sebelumnya di tahun 2012. Pada saat itu mereka berhasil menggunakan efek medan magnetik untuk meningkatkan efek mekanika quantum bernama efek putaran Seebeck. Efek ini dapat meningkatkan tegangan dari hanya beberapa mikrovolt menjadi beberapa milivolt menggunakan nano-material eksotik. Sedangkan pada inovasi lanjutan saat ini, para ilmuwan meningkatkan kemampuan alat dengan membangun sebuah komposit nikel-platinum. Alat ini mampu menguatkan voltase listrik dari yang hanya beberapa nanovolt menjadi sepuluh hingga ratusan nanovolt. Memang skalanya lebih kecil yakni nanovolt, namun alat generasi kedua ini lebih sederhana karena tidak membutuhkan fabrikasi nano dan sangat memungkinkan untuk diproduksi massal. 

“Pada dasarnya, termodinamika klasik menjelaskan bahwa turbin uap menggunakan uap air sebagai fluida kerjanya, atau mesin jet dan mesin mobil yang menggunakan udara sebagai fluida kerjanya. Termoelektrik menggunakan elektron sebagai fluida kerja. Dan pada proyek ini, kami menggunakan magnetisasi quanta, atau ‘magon,’ sebagai fluida kerja,” demikian ungkap Heremans, seorang profesor teknik mesin dan penerbangan memberikan sedikit penjelasan bagaimana ia menggunakan prinsip-prinsip konversi energi pada ilmu termodinamika ke dalam ilmu termoelektrik.

Alat termodinamika-magnon selalu dibuat oleh para ilmuwan pada sebuah lapisan film tipis yang bisa dikatakan hanya setebal beberapa atom saja. Tak terkecuali penelitian ini yang menggunakan partikel nano platinum untuk kemudian didistribusikan secara acak ke sebuah partikel magnetik dalam hal ini nikel. Dengan cara ini, efek pusaran Seebeck terjadi lebih besar sehingga menghasilkan tegangan listrik yang lebih besar pula. Maka jika sejumlah panas diberikan, komposit ini akan menghasilkan energi listrik yang lebih besar.

Sekalipun komposit ini masih belum diaplikasikan ke dunia nyata, namun Heremans yakin bahwa prinsip dasar dari sistem yang telah ia bangun bersama timnya ini akan menginspirasi lebih banyak penelitian. Sehingga ia pun yakin suatu saat nanti mesin-mesin pembuang energi panas besar seperti mobil dan mesin jet akan lebih ramah lingkungan.

Credit: Science Daily, Nature Journal, Nature Journal

Post Author: Onny Apriyahanda

"Science is the highest Art in the universe."

Leave a Reply