Thermophotovoltaics: Listrik dari Panas

 Thermophotovoltaics: Listrik dari Panas 

Sel photovoltaic mengubah energi sinar matahari menjadi arus listrik. Perangkat ini digunakan untuk menggerakkan kalkulator, Electrical Signs di daerah pedesaan, mobil eksperiment, dan banyak perangkat lainnya. Tapi apa yang terjadi pada malam atau pada hari berawan? Biasanya sumber daya fotovoltaik menggunakan baterai sebagai sumber energi cadangan ketika tingkat cahaya rendah. 

Sekarang ada teknologi baru, yang disebut thermophotovoltaics (TPV), yang menggunakan sumber panas sebagai gantinya matahari untuk menghasilkan energi. Perangkat ini dapat beroperasi pada malam hari atau siang hari tanpa baterai. Meskipun perangkat TPV bisa menggunakan banyak sumber panas yang berbeda, contohnya dalam pengembangan saat ini menggunakan panas dari pembakar propana. Untuk menghasilkan arus listrik, radiasi panas dari pembakaran digunakan untuk membangkitkan "radiator," perangkat yang memancarkan radiasi inframerah (IR) ketika dipanaskan. Radiasi IR yang dipancarkan kemudian jatuh pada "Konverter," yang merupakan semikonduktor yang berisi p-n junctions. Radiasi IR mengeksitasi elektron pada semikonduktor dari pita valensi ke pita konduksi sehingga elektron dapat mengalir sebagai arus listrik. Skema generator TPV diilustrasikan dalam diagram.  

Teknologi TPV telah maju baru-baru ini karena para peneliti telah menemukan bahwa adalah mungkin untuk menggunakan radiator seperti silikon karbida, yang dapat beroperasi pada suhu yang relatif rendah (kurang-lebih), dengan konverter semikonduktor unsur golongan III-V seperti galium antimonide (GaSb) atau galium arsenide (GaAs). Sementara pengembangan terus berlanjut, produk TPV komersial pertama sedang dipasarkan oleh JX Crystals of Issaquah, Washington. Produk (Midnight Sun) adalah generator TPV bertenaga propana yang dapat menghasilkan 30 watt listrik dan ditujukan untuk di gunakan pada kapal untuk mengisi daya baterai navigasi dan peralatan penting lainnya. Meskipun seharga $ 3000 (generator TPV lebih mahal daripada generator diesel konvensional) akan tetapi Midnight Sun tidak berisik dan lebih dapat diandalkan karena tidak memiliki bagian yang bergerak.  

Meskipun teknologi TPV masih dalam masa pengembangan, ia memiliki banyak kemungkinan penggunaan. Penggunaan panas yang dihasilkan dari limbah industri panas (dihasilkan oleh manufaktur kaca dan baja dan industri lainnya) bisa membangun pasar besar untuk TPV. Sebagai contoh, dua pertiga dari energi yang digunakan dalam pembuatan kaca berakhir sebagai limbah panas. Jika sejumlah besar energi yang sekarang terbuang ini bisa digunakan menghasilkan listrik, ini akan memiliki implikasi fiskal yang luar biasa. 

Aplikasi lain yang menjanjikan Teknologi TPV untuk mobil dengan sumber energi hybrid. Misalnya, eksperimental mobil listrik dibangun di Barat Universitas Washington menggunakan Generator TPV 10-kW untuk suplement baterai yang berfungsi sebagai sumber kekuatan utama. 

 

 

 

 

 

John Mc Murry, General Chemistry, 4th Edition

Zhumdahl, Chemistry, 8th Edition