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印度理工學院研新熱電材料
來源:蓋世汽車 時間:2019/10/14 8:14:06 用手機瀏覽

據外媒報道,印度理工學院(the Indian Institute of Technology,IIT)曼迪校區的研究人員正在研發新型熱電材料,以有效將熱能轉化為電能。

研究人員表示,利用熱能發電非常具有吸引力,因為工業、發電廠、家用電器和汽車等領域的人類活動會產生大量的熱能,而大部分的此類熱能都被浪費掉了。近年來,人們對開發能夠從環境中動態獲取能源,并將其轉化為電能的技術非常感興趣,此類未來技術將太陽能、熱能和機械能都視為可持續能源。

位于喜馬偕爾邦IIT曼迪校區的副教授Ajay Soni表示:“熱電材料的工作原理是塞貝克效應(Seebeck effect),即由于兩種不同電導體或半導體的溫度差異而引起兩種物質間的電壓差的熱電現象。典型的熱電材料必須具備高熱電功率和高導電性、低熱導性以及保持溫度差異的能力這三種特性。但是同時具備此三種特性的材料很難找到,有些半導體材料必須得到進一步調整才能夠獲得良好的熱電效率。”

目前,大眾、沃爾沃、福特和寶馬等多家汽車公司也在研發熱電廢熱回收系統,有望將汽車的燃油經濟性提高3%至5%。熱電材料回收的能量還有望為消費電子設備、航空甚至太空應用提供動力。

Soni研究了碲化鉍、碲化錫和銀等半導體(此類半導體中含有晶體超離子硫銀鍺),并在其中加入了各種微量元素,以提高此類半導體的熱電優值(衡量材料系統熱電效率的指標)。在理想狀態下,熱電優值為3至4就可以將40%以上的廢熱轉化為有用的電能,但是實際上,此類半導體的熱電優值一直在1左右徘徊,不足以用于實際應用。

不過,Soni研究小組發現了新型軟聲子模式(原子間相互作用減弱),顯示出更好的熱電性能,可讓各種材料的熱電優值都可達1至1.6。研究人員表示,這一研究結果為進一步探索新半導體以及改進半導體提供了空間。

研究人員表示,世界上大約70%的熱電都被浪費掉,釋放到環境中,成為全球變暖的關鍵誘因之一。如果能夠捕獲此種廢熱并將其轉化為電能,既能實現能源自給自足,又能保護環境。

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