創(chuàng)新型熱電材料轉換效率創(chuàng)世界紀錄
可將15%至20%廢（余）熱轉換成電力
2012年09月21日 12:34 4478次瀏覽 來源： 中國科技網 分類： 新技術 作者： 華凌
據(jù)物理學家組織網9月19日報道，美國西北大學和密歇根州立大學的機械工程師合作開發(fā)出一種穩(wěn)定的環(huán)保型熱電材料，熱電品質因數(shù)（ZT）創(chuàng)下世界紀錄，達到2.2，可將15%至20%的廢（余）熱轉換成電力，成為目前最有效的熱電材料。這項研究結果發(fā)表在9月20日的《自然》雜志上。
熱電材料有著廣泛的工業(yè)應用，包括汽車產業(yè)，可發(fā)揮從車輛排氣管排出汽油的更多潛在能量（寶馬正在通過從汽車排氣系統(tǒng)捕獲熱量測試熱電材料）；玻璃、制磚、煉油廠、煤炭和燃氣電廠等重工業(yè)領域，以及大型船舶和油輪里持續(xù)運轉的大內燃機等。這些領域的廢熱溫度高達400攝氏度到600攝氏度，這個溫度范圍對于使用熱電材料正是最有效點。過去的熱電材料把熱能轉換為電能的效率都不高，大多只有5%到7%左右，這限制了熱電材料的應用。
新材料基于常用的半導體碲化鉛，表現(xiàn)出的熱電品質因數(shù)為2.2，熱電轉換效率達到15%至20%，這是迄今報告的最高效率。“好奇”號火星探測器采用的碲化鉛熱電材料的熱電品質因數(shù)為1，效率只有這種新材料的一半。
研究人員對碲化鉛進行了一系列改造，先在其中加入鈉原子，提高其導電性；然后在材料中引入納米結構，即碲化鍶納米晶體，以減少電子散射，增加材料的能量轉換效率。他們還通過更廣泛的聲子頻譜散射穿過所有的波長，減少了散熱，使熱電轉換效率提高了近30%。聲子是一種振動能量的量子，每一個具有不同的波長。當熱流經材料時，聲子的頻譜會被分散在不同的波長（短期、中期和長期）。
研究人員說：“每次聲子散射的熱導率降低，就意味著轉換效率的提高。”他們將分散短期、中期和長期波長的三種技術結合于一種材料里同時工作，這是第一次同時在頻譜范圍內分散所有的三種光。這種成功地集成全尺度的聲子散射方法超越了納米結構，是一種非常創(chuàng)新的設計，適用于所有的熱電材料。
責任編輯：安子
如需了解更多信息，請登錄中國有色網：www.luytgc.com了解更多信息。
中國有色網聲明：本網所有內容的版權均屬于作者或頁面內聲明的版權人。
凡注明文章來源為“中國有色金屬報”或 “中國有色網”的文章，均為中國有色網原創(chuàng)或者是合作機構授權同意發(fā)布的文章。
如需轉載，轉載方必須與中國有色網（ 郵件：cnmn@cnmn.com.cn 或 電話：010-63971479）聯(lián)系，簽署授權協(xié)議，取得轉載授權；
凡本網注明“來源：“XXX（非中國有色網或非中國有色金屬報）”的文章，均轉載自其它媒體，轉載目的在于傳遞更多信息，并不構成投資建議，僅供讀者參考。
若據(jù)本文章操作，所有后果讀者自負，中國有色網概不負任何責任。
