Новый термоэлектрический материал продемонстрировал рекордную эффективность
Пользуясь недавними улучшениями в теоретических расчетах для предсказания свойств новых материалов, специалисты Хьюстонского университета сообщили об открытии класса полугейслеровских термоэлектрических соединений. Список включает и вещество с рекордной эффективностью превращения тепла в электричество.
Термоэлектрические материалы привлекают все больший интерес научного сообщества в качестве потенциального источника чистой энергии, сообщает eurekalert.org. Структуры могут превращать тепло отходящих газов и другие его виды в электричество. Специалисты обнаружили несколько многообещающих материалов, но они не соответствовали всем требованиям для коммерческого использования. По словам исследователей, открытие полугейслеровских соединений из тантала, железа и сурьмы может решить эту проблемы.
«Продукт демонстрирует высокую эффективность при всех температурах», — сказал профессор Чжифэн Рен, ответственный автор работы.
Исследование описано в журнале Nature Communications.
Исследователи оценили эффективность преобразования одной из новых структур в 11,4% — она производила 11,4 Вт электричества с каждых 100 Вт тепла. Теоретические расчеты показали, что КДП может достигнуть 14%. У большинства современных термоэлектрических устройств этот показатель составляет 10%, отметил профессор Рен.
Всего ученые предсказали существование 6 ранее неизвестных соединений и успешно синтезировали их.
«Из открытых материалов 5 сохраняют стабильность за счет полугейслеровской кристаллической структуры, — написали авторы. – Одно из соединений, материал p-типа на основе TaFeSb, демонстрирует высокий термоэлектрический потенциал».
В исследовании также участвовали специалисты Массачусетского технологического института, Шанхайского университета, Института металлических материалов Дрездена, Германия, Китайской академии наук и ряда других учреждений.
Первые авторы работы, Хангтянь Чжу и Цзюнь Мао, отметили сложность создания материалов из-за отличий физических свойств. Так, тантал плавится примерно при 3000°С, а сурьма – при 630°. Ученые справились с задачей за счет размола компонентов на шаровой мельнице и горячего прессования.
