Οι ερευνητές εισήγαγαν ένα νέο υλικό που προσφέρει πιο αποτελεσματική μετατροπή της απορριπτόμενης θερμότητας σε καθαρή ηλεκτρική ενέργεια. Το νέο υλικό, που αναπτύχθηκε από ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ (QUT), επιτυγχάνει θερμοηλεκτρική απόδοση ρεκόρ. Οι επιστήμονες πρόσθεσαν μαγγάνιο σε άργυρο, χαλκό και τελουρίδιο για να το καταστήσουν το πιο αποτελεσματικό υλικό του είδους του.
Η ομάδα παρουσίασε την πρωτότυπη συσκευή
Η ερευνητική ομάδα παρουσίασε την πρωτότυπη συσκευή, η οποία χρησιμοποιήθηκε για τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας.
«Δείξαμε ότι μπορούσε να φτάσει σε επίπεδα απόδοσης ρεκόρ για την κατηγορία της και όταν δοκιμάστηκε σε μια πρωτότυπη συσκευή, παρείχε απόδοση μετατροπής άνω του 13% - τοποθετώντας την δίπλα στις καλύτερες τρέχουσες τεχνολογίες», δήλωσε ο πρώτος συγγραφέας Δρ Nan-Hai Li από τη Σχολή Χημείας και Φυσικής.
Οι ερευνητές αποκάλυψαν ότι η μικροσκοπική αλλαγή στο υλικό είχε ως αποτέλεσμα ένα προϊόν πολύ καλύτερο στη μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Αποδοτικότητα μετατροπής
Το πρωτότυπο παρείχε απόδοση μετατροπής 13%, η οποία, με απλά λόγια, σήμαινε ότι με το πρωτότυπο, για κάθε 100 μονάδες θερμικής ενέργειας που εισέρχονταν στη συσκευή, περίπου 13 μονάδες μετατρέπονταν σε ηλεκτρική ενέργεια.
«Αυτό μπορεί να μην ακούγεται πολύ, αλλά είναι ένας πολύ υψηλός αριθμός για θερμοηλεκτρικά υλικά, με τα περισσότερα από αυτά να διαχειρίζονται μόνο μια απόδοση μετατροπής λίγων τοις εκατό», δήλωσε ο καθηγητής Zhi-Gang Chen.
«Κάθε μέρα, τεράστιες ποσότητες θερμότητας από αυτοκίνητα, εργοστάσια και σταθμούς παραγωγής ενέργειας απλώς εξαφανίζονται στον αέρα. Αυτό το υλικό μας δίνει έναν τρόπο να δεσμεύσουμε μέρος αυτής της χαμένης ενέργειας και να την μετατρέψουμε σε καθαρή ενέργεια».
Nέες ευκαιρίες για καθαρή ενέργεια
Δημοσιευμένη στο Energy & Environmental Science, η μελέτη πέτυχε υψηλό αδιάστατο συντελεστή αξίας (ZT) ~1,88 στους 773 K σε πολυκρυσταλλικό AgCuTe με προσθήκη μαγγανίου τύπου p, το οποίο είναι μία από τις υψηλότερες αναφερόμενες τιμές για υλικά με βάση το AgCuTe και είναι συγκρίσιμη με άλλα θερμοηλεκτρικά μεσαίας θερμοκρασίας τελευταίας τεχνολογίας.
Αυτή η βελτίωση προέρχεται από τη σύγκλιση ζωνών και την ισοπέδωση της ζώνης σθένους χωρίς να διακυβεύεται η εγγενώς χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, σύμφωνα με τη μελέτη. Η ερευνητική ομάδα αποκάλυψε ότι η προσθήκη μαγγανίου βελτιστοποιεί αποτελεσματικά τη δομή της ηλεκτρονικής ζώνης για να βελτιώσει τον συντελεστή ισχύος και ταυτόχρονα μειώνει τη θερμική αγωγιμότητα του πλέγματος μέσω εντεινόμενων ελαττωμάτων πλέγματος.
«Σε αντίθεση με πολλές άλλες επιλογές, αυτή η ένωση δεν βασίζεται σε τοξικά στοιχεία. Είναι σταθερή, απλή στην παραγωγή και επομένως μια ισχυρή υποψήφια για χρήση στον πραγματικό κόσμο», δήλωσε ο Δρ Xiao-Lei Shi από τη Σχολή Χημείας και Φυσικής του QUT.
Το σύστημα αποδίδει ανώτερη θερμοηλεκτρική απόδοση και υψηλότερες μέσες τιμές ZT από τα προηγουμένως αναφερόμενα υλικά AgCuTe τύπου p.
Ερευνητές αποκάλυψαν ότι το έργο τους υπογραμμίζει την αποτελεσματικότητα της ηλεκτρονικής μηχανικής δομής ζωνών στην ενίσχυση της θερμοηλεκτρικής απόδοσης των υπεριοντικών αγωγών.
www.worldenergynews.gr
