Прорив в галузі конвертації теплових втрат в електрику

Ісследователі з Північно-Західного університету помістили нанокристали кам'яної солі в хімічну сполуку теллурид, створивши матеріал який здатний виробляти електрику, споживаючи тепло з таких джерел як вихлопна труба автомобіля, промислові процеси та обладнання, а також сонячне світло ефективніше, ніж це було в минулому.

Данний матеріал демонструє термоелектричну ефективність, яка дозволить конвертувати 14 відсотків теплових втрат в електрику. Хіміки, фізики і матеріалознавці з Північно-Західного об'єднали свої зусилля для створення цього матеріалу. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Chemistry.

"Вже протягом століття було відомо, що напівпровідники мають цією властивістю, яке дозволяє створювати електрику", - Сказали МЕРКОР Канатзідіс, Чарльз Е. і професор хімії з Weinberg College of Arts and Sciences Емма Моррісон. "Щоб зробити цей процес ефективним, необхідно правильно підібрати матеріали, і ми виявили рецепт або систему, яка дозволяє створити такий матеріал".

Канатзідіс, співавтор дослідження, спільно зі своєю командою, розсіяли нанокристали кам'яної солі в матеріалі під назвою теллурид свинцю (PbTe). Попередні спроби, на ниві додавання в наномасштабі сипучого матеріалу давали поліпшення ефективності перетворення енергії телуриду свинцю, але це також збільшило розосередження електронів, що погіршувало загальну провідність. У цьому дослідженні, команда Північно-Західного вперше продемонструвала приклад використання наноструктур в телуриді свинцю для зменшення неуважності електронів і збільшення ефективності перетворення енергії цього матеріалу.

"Ми можемо помістити цей матеріал всередину недорогого пристрою з декількома електронними проводами і приєднати його до чогось на зразок лампи розжарювання", - Сказав співавтор статті Вінаяк Дравіди, професор матеріалознавства та машинобудування зі Школи машинобудування та прикладних наук імені МакКорміка. "Цей пристрій може зробити лампу розжарювання більш ефективною, забираючи надлишкове тепло, яке вона генерує, і перетворюючи його частина, від 10 до 15 відсотків, у більш корисний вид енергії, такий як електрика ".

Автомобільная і хімічна промисловість, а також будь-яке виробництво, на якому використовують тепло для створення товарів, наприклад скляне або цегляна підприємство, може збільшити ефективність, з допомогою даного наукового прориву, як розповів Канатзідіс, який працює також ще і в Аргонської Національної Лабораторії.

"Енергетична криза і стан навколишнього середовища - дві головні причини, за якими це відкриття має велике значення, але це може бути всього лише початком", - Сказав Дравіди. "Дані типи структур можуть отримати інші застосування в науковому співтоваристві, про які ми не могли й подумати, наприклад, в області поліпшення механічних властивостей і міцності. Сподіваюся, це оцінять і будуть використовувати ".

Орігінал (на англ. Мовою): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов