Ученые нашли путь к высокоэффективному преобразованию тепла в электричество
Международная команда ученых синтезировала новый термоэлектрический сплав на основе железа, ванадия и сурьмы, удачно модифицировав его тяжелыми металлами. Сообщается, что эффективность преобразования тепла в электричество с использованием нового сплава выросла более чем в два раза при комнатной температуре и намного больше при высоких температурах. Для утилизации мусорного тепла могут открыться новые горизонты.
Тепла вокруг в избытке, если учесть, что в подавляющем большинстве случаев оно просто улетучивается в атмосферу. Исследователи давно пытаются найти эффективный способ добычи электричества от улавливания тепловой энергии, но она пока колеблется в диапазоне до 10 % и то при очень высоких температурах. В новом исследовании ученые изучали модификацию так называемого половинного сплава Гейслера, в котором три элемента - железо, ванадий и сурьму - дополнительно легировали тяжелыми металлами гафнием, титаном и ниобием.
Эффективность термоэлектрика в целом зависит от трех физико-химических характеристик сплавов: от фактора мощности, электро- и теплопроводности. Чем выше фактор мощности и электропроводность, и ниже теплопроводность, тем лучше и эффективнее материал. Но добиться оптимального баланса непросто.
"Ученые из НИТУ "МИСиС", Университета Сохаг, Университета имени Короля Сауда и МГУ им. М. в. Ломоносова предложили метод снижения теплопроводности таких сплавов путем тройного легирования матрицы тяжелыми металлами, такими как гафний, титан и ниобий. В ходе исследования опытные сплавы были синтезированы путем плавления с последующим размолом и спеканием. Термоэлектрические свойства полученных образцов затем были исследованы при температурах от 27 до 527 ℃", - сообщается в пресс-релизе НИТУ "МИСиС".
Изучение образцов показало, что легирование настолько снизило теплопроводность сплава, что эффективность преобразования тепла в электричество при комнатной температуре подскочила в два раза. Это может оказаться верным путем к появлению коммерческих образцов термоэлектрических преобразователей. В любом случае исследователи показали перспективное для отрасли направление и оно достойно пристального внимания со стороны промышленности.
