Sakelar Termal yang Mengubah Permainan Meningkatkan Efisiensi Energi
Kemajuan revolusioner dalam teknologi saklar termal telah dicapai dengan memanfaatkan cerium oksida untuk meningkatkan kinerja dan keberlanjutan secara signifikan.
Pendekatan inovatif ini menawarkan alternatif bahan tradisional yang lebih efisien, ekonomis, dan ramah lingkungan, menandai langkah maju yang besar dalam pendinginan elektronik, sistem energi terbarukan, dan aplikasi industri.
Teknologi Sakelar Termal
Sakelar termal, perangkat yang menggunakan listrik untuk mengontrol perpindahan panas, sangat penting untuk memajukan sistem manajemen termal modern. Namun, sakelar termal elektrokimia tradisional mengalami kesulitan dengan kinerja yang terbatas, sehingga menghambat penggunaannya secara luas di berbagai bidang seperti elektronik, produksi energi, dan pemulihan limbah panas.
Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Hiromichi Ohta dari Research Institute for Electronic Science di Universitas Hokkaido telah memperkenalkan solusi terobosan. Dengan memanfaatkan lapisan tipis cerium oksida (CeO2) sebagai bahan aktif pada saklar termal, mereka mengembangkan alternatif yang sangat efisien dan berkelanjutan. Temuan inovatif mereka baru-baru ini dipublikasikan di Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
Kinerja dan Keberlanjutan
Tim peneliti menunjukkan bahwa CeO2kinerja sakelar termal berbasis dapat melampaui tolok ukur sebelumnya. “Perangkat baru ini memiliki rasio konduktivitas termal hidup/mati sebesar 5,8 dan konduktivitas termal (κ)-switching lebar 10,3 W/m·K, menetapkan tolok ukur baru untuk saklar termal elektrokimia,” jelas Ohta.
“Konduktivitas termal dalam keadaan minimal (off-state) adalah 2,2 W/m·K, namun dalam keadaan teroksidasi (on-state), meningkat secara signifikan menjadi 12,5 W/m·K. Metrik kinerja ini tetap konsisten setelah 100 siklus reduksi dan oksidasi, menunjukkan ketahanan dan keandalan yang luar biasa untuk penggunaan jangka panjang dalam aplikasi praktis.”
Manfaat penting dari teknologi ini adalah pemanfaatan cerium oksida, suatu zat yang melimpah di bumi, yang diakui kelayakan ekonominya dan keberlanjutan ekologisnya. Berbeda dengan sakelar termal konvensional yang bergantung pada bahan yang langka dan mahal, CeO2 menawarkan alternatif yang berkelanjutan dan tersedia, mengurangi biaya dan jejak ekologis dari solusi manajemen termal. Hal ini meningkatkan efisiensi, skalabilitas, dan penerapan teknologi di berbagai sektor industri.
Aplikasi Luas dan Dampak Industri
Perkembangan CEO2Sakelar termal berbasiskan merupakan terobosan signifikan dalam teknologi manajemen termal, yang menawarkan aplikasi luas di berbagai industri seperti pendingin elektronik dan sistem energi terbarukan. Sakelar ini, yang digunakan pada penutup termal dan tampilan canggih, mengatur perpindahan panas inframerah secara efisien, meningkatkan pemulihan panas terbuang, dan berkontribusi pada sistem hemat energi.
Referensi: “Saklar termal elektrokimia solid-state berkinerja tinggi dengan cerium oksida yang berlimpah di bumi” oleh Ahrong Jeong, Mitsuki Yoshimura, Hyeonjun Kong, Zhiping Bian, Jason Tam, Bin Feng, Yuichi Ikuhara, Takashi Endo, Yasutaka Matsuo dan Hiromichi Ohta, 1 Januari 2025, Kemajuan Ilmu Pengetahuan.
DOI: 10.1126/sciadv.ads6137
Pendanaan: Masyarakat Jepang untuk Promosi Sains, Universitas Hokkaido, Kementerian Pendidikan, Kebudayaan, Olahraga, Sains, dan Teknologi Jepang
