Группа ученых из Северо-Западного университета и Сеульского национального университета в Корее продемонстрировала высокоэффективный термоэлектрический материал, который может довольно эффективно преобразовывать тепло в электричество. Сегодня при получении электроэнергии из ископаемого топлива в виде "мусорного" тепла теряется более 65% энергии. Улавливание этого тепла и получение электроэнергии из него-серьезная экономия и забота об окружающей среде.
Источник изображения: Северо-Западный университет
Ученые-материаловеды из Северо-Западного университета в Иллинойсе разработали перспективный термоэлектрический материал в виде монокристаллического соединения селенида олова (SnSe). Проблемой оставалась высокая хрупкость монокристаллической формы соединения, что затрудняло использование находки на практике. В то же время гораздо более стабильная и пластичная поликристаллическая форма соединения не подходила для термоэлектрического преобразования. Оказалось, что в поликристаллической форме селенид олова обладает высокой теплопроводностью, что исключает замечательные термоэлектрические характеристики материала.
С помощью южнокорейских коллег ученые из США смогли найти корень проблемы — она заключалась в образовании оксидной пленки на поверхности соединения. Ученым из Кореи удалось предложить и протестировать технологический процесс, при котором кислород был исключен из цепочки химических реакций, а селенид олова в поликристаллической форме был получен без примесей оксидов.
Эффективность преобразования отработанного тепла в "чистое" поликристаллическое соединение селенида олова (добротность) составила приблизительно 3,1 ZT при температуре 783 К (510 ℃). Добротность-показатель коэффициента преобразования тепла в электричество-была даже выше, чем у монокристаллического соединения.
Ученые отмечают, что производство нового материала можно начать без каких-либо трудностей. Они ожидают, что термоэлектрические преобразователи на основе чистого поликристаллического селенида олова будут востребованы в энергоемком производстве, например, при выплавке стали, и на крупнотоннажном транспорте, например, на морских судах большого водоизмещения.
