Чрезвычайно эффективный термоэлектрический материал утилизирует отработанное тепло

Инженеры Северо-Западного университета разработали новый термоэлектрический материал, который может оказаться самым эффективным из всех существующих.

Новая и улучшенная поликристаллическая форма очищенного селенида олова обладает всеми необходимыми свойствами, чтобы сделать его практичным материалом для преобразования отработанного тепла в электричество.

Лучший термоэлектрический материал

Термоэлектрические системы вырабатывают электричество за счет градиента температуры. Нагрев одной стороны специального материала может привести к тому, что электроны начнут перемещаться от более теплой стороны к более холодной, генерируя при этом электрический ток. Есть надежда, что эта технология поможет перерабатывать энергию, которая в противном случае теряется в виде тепла в электронике, электростанциях, двигателях и даже в кухонной посуде.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Чтобы получить максимальную отдачу от этой технологии, термоэлектрические материалы должны обладать несколькими свойствами. Они должны обладать высокой электропроводностью и низкой теплопроводностью, чтобы электроны легко проходили через них, а тепло оставалось с одной стороны. Они должны быть способны эффективно вырабатывать электричество из градиента температуры (известный как коэффициент Зеебека), и в идеале они должны быть способны выдерживать высокую температуру.

Все эти свойства взвешиваются друг с другом и выражаются в виде "коэффициента полезного действия" или ZT. Более десяти лет назад этот показатель был ниже 1, в 2012 году он достиг 2,2, а совсем недавно - 2,7. Теперь, как утверждают исследователи Северо-Западного университета, удалось достичь рекордного значения ZT - 3,1.

Ключом стал материал под названием селенид олова, который команда ранее довела до ZT 2,6 в монокристаллической форме. Однако этот материал слишком хрупок для массового производства, поэтому исследователи решили сделать его в поликристаллической форме, которая прочнее и легче поддается резке и приданию необходимой формы.

К сожалению, когда они начали экспериментировать с этой формой, то обнаружили, что материал обладает высокой теплопроводностью, что снижает термоэлектрический эффект. Более внимательный осмотр показал, что виной тому был тонкий слой окисленного олова, образовавшийся на поверхности. Когда они очистили исходные материалы и удалили образовавшиеся слои, им удалось довести поликристаллический селенид олова до ZT 3,1.

Команда надеется, что этот прорыв может привести к созданию более совершенных термоэлектрических генераторов.

"Это открывает возможности для создания новых устройств из гранул поликристаллического селенида олова и изучения их применения", - говорит Меркури Канатзидис, автор-корреспондент исследования. "Эти устройства не получили такого распространения, как солнечные батареи, и существуют значительные трудности в создании хороших устройств. Мы сосредоточились на разработке материала, который был бы недорогим и высокоэффективным и способствовал бы более широкому применению термоэлектрических устройств". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

Подписывайтесь на наш youtube канал!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet