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印度理工学院研发新型热电材料以提高热电转化效率

2019-09-23 10:54  来源:新能源网  浏览:  

据外国媒体报道,印度理工学院(the Indian Institute of Technology,IIT)曼迪校区的研究人员正在研发新型热电材料,以有效将热能转化为电能。

(图片来源:印度理工学院曼迪校区官网)

研究人员表示,利用热能发电非常具有吸引力,因为工业、发电厂、家用电器和汽车等领域的人类活动会产生大量的热能,而大部分的此类热能都被浪费掉了。近年来,人们对开发能够从环境中动态获取能源,并将其转化为电能的技术非常感兴趣,此类未来技术将太阳能、热能和机械能都视为可持续能源。

位于喜马偕尔邦IIT曼迪校区的副教授Ajay Soni表示:“热电材料的工作原理是塞贝克效应(Seebeck effect),即由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。典型的热电材料必须具备高热电功率和高导电性、低热导性以及保持温度差异的能力这三种特性。但是同时具备此三种特性的材料很难找到,有些半导体材料必须得到进一步调整才能够获得良好的热电效率。”

目前,大众、沃尔沃、福特和宝马等多家汽车企业也在研发热电废热回收系统,有望将汽车的燃油经济性提高3%至5%。热电材料回收的能量还有望为消费电子设备、航空甚至太空应用提供动力。

Soni研究了碲化铋、碲化锡和银等半导体(此类半导体中含有晶体超离子硫银锗),并在其中加入了各种微量元素,以提高此类半导体的热电优值(衡量材料系统热电效率的指标)。在理想状态下,热电优值为3至4就可以将40%以上的废热转化为有用的电能,但是实际上,此类半导体的热电优值一直在1左右徘徊,不足以用于实际应用。

不过,Soni研究小组发现了新型软声子模式(原子间相互作用减弱),显示出更好的热电性能,可让各种材料的热电优值都可达1至1.6。研究人员表示,这一研究结果为进一步探索新半导体以及改进半导体提供了空间。

研究人员表示,世界上大约70%的热电都被浪费掉,释放到环境中,成为全球变暖的关键诱因之一。如果能够捕获此种废热并将其转化为电能,既能实现能源自给自足,又能保护环境。

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