 Исследователи из университета Хьюстона создали новый термоэлектрический материал, предназначенный для выработки электрической энергии из отходов тепла - от выхлопной трубы автомобиля, например, или промышленной дымовой трубы - с большей эффективностью и высокой выходной мощностью, чем доступные в настоящее время материалы.
Новый материал представляет собой химическое соединение Mg2-Sn0.75-Ge0.25. По словам Жифеня Рена, ведущего автора статьи и профессора физики в университете Хьюстона, новый материал имеет пик-фактор мощности 55, с добротностью 1,4 - ключевым фактором для определения эффективности - 1,4.
Рен основал компанию под названием APower, чтобы запустить материал в серийное производство, вместе с частным сотрудником Гань Ченом из Массачусетского технологического института и двумя бывшими студентами.
Ключевым моментом, по его словам, является важность поиска материалов с высоким коэффициентом мощности или плотностью выходной мощности, в дополнение к традиционному акценту на высокой добротности, или эффективности, обычно называемой ZT.
«Все стремятся к более высокому показателю ZT», сказал он. «Это по-прежнему верно. Но все они делали это путем сокращения теплопроводности. Мы тоже так поступали. Но снижение теплопроводности ограничено. Мы должны увеличить коэффициент мощности. Если теплопроводность останется такой же, и вы увеличите коэффициент мощности, то вы получите больший ZT».
Термоэлектрические материалы производят электроэнергию за счет использования потока тока из теплой зоны к низкотемпературной зоне. В легированном германием станнидном магнии ток переносится электронами.
Легированный германием станнидный магний имеет довольно стандартный показатель качества 1.4, но при этом обладает высоким коэффициентом мощности 55, по сообщению исследователей. Это, в сочетании с стоимости сырья около $190 за килограмм, делает его коммерчески жизнеспособным, по их словам.
Рен, который также является главным исследователем Центра сверхпроводимости в Техасе, сказал, что некоторые конкурирующие материалы имеют более низкие коэффициенты мощности, а также более дорогое сырье.
Материал был создан с помощью механической шаровой обработки и горячего прессования, вызванного постоянным током. Он может быть использоваться для захвата отработанного тепла или для концентрированного преобразования солнечной энергии при температуре до 300 градусов по Цельсию, или около 572 градусов по Фаренгейту. Материал может использоваться в системе выхлопа в автомобилях для конвертации тепла в электричество в целях питания электрической системы автомобиля и повышения пробега, или на цементном заводе для захвата отходов тепла от дымохода с целью питания системы завода.
|
