Przełom w dziedzinie konwersji strat cieplnych w elektryczność

fot. J D Mack /cc flickr.com

Badacze z Northwestern University umieścili nanokryształy soli kamiennej w tellurku ołowiu, tworząc tym samym materiał zdolny do "zbierania" elektryczności z generujących ciepło elementów, takich jak systemy wdechowe samochodów, maszyny przemysłowe, z większą wydajnością niż ma to miejsce obecnie.

- Wiadomo było od 100 lat, że półprzewodniki mają tę właściwość, że mogą "zbierać" eletryczność. Aby uczynić ten proces efektywnym, należy użyć tylko właściwego materiału, a my właśnie znaleźliśmy sposób jak ten materiał wytwarzać - mówi Mercouri Kanatzidis, profesor chemii na Weinberg College w stanie Illinois, USA.

Kanatzidis, współautor badań, wraz z zespołem rozproszył nanokryształy soli kamiennej (SrTe) na tellurku ołowiu (PbTe). W przeszłości podobne próby skutkowały poprawą wydajności energetycznej, jednak przy jednoczesnym zwiększeniu rozpraszania elektronów, co skutkowało ogólnym spadkiem zdolności przewodnictwa. W najnowszych badaniach, zespół z Northwestern proponuje pierwszy układ wykorzystujący nanostruktury w tellurku ołowiu właśnie po to, aby zmniejszyć ilość rozpraszanych elektronów co przyczyni się do poprawy sprawności materiału.

- Możemy umieścić materiał wewnątrz taniego urządzenia wraz z kilkoma przewodami elektrycznymi i podpiąć do elementu podobnego do żarówki. Urządzenie może zwiększyć natężenie światła emitowanego przez żarówkę, zbierając ciepło jakie ona promieniuje do otoczenia i konwertując 10-15% strat energetycznych uwalnianych własnie w postaci ciepła w użyteczną elektryczność - mówi Vinayak Dravid, profesor materiałoznawstwa z Northwestern's McCormick School of Engineering and Applied Science, współautor badań.

- Przemysł samochodowy, chemiczny, budowlany, szklarski, zużywają bardzo dużo energii i tracą znaczne jej ilości w postaci ciepła promieniującego od maszyn i całych systemów. Producenci, szczególnie z tych gałęzi przemysłu, mogliby znacznie poprawić wydajność swoich systemów wykorzystując to odkrycie - kontynuuje prof. Kanatzidis, który pracuje również w Argonne National Laboratory.

- Kryzys energetyczny i środowisko to dwa główne powodami wzrostu zainteresowania tą technologią, lecz jest ona dopiero w bardzo wczesnym stadium rozwoju. Te typy struktur mogą okazać się użyteczne w innych dziedzinach nauki, o czym prawdopodobnie jeszcze nie wiemy - przewiduje prof. Dravid.

northwestern.edu