Учёные из США и Кореи предложили решение для преобразования отработанного тепла в электричество

Группа ученых из Северо-Западного университета и Сеульского национального университета в Корее продемонстрировала высокоэффективный термоэлектрический материал, который может достаточно эффективно превращать тепло в электричество. Сегодня при получении электричества из ископаемого топлива в виде «мусорного» тепла теряется свыше 65 % энергии. Улавливать это тепло и получать из него электричество — это нешуточная экономия и забота об экологии.

Источник изображения: Northwestern University

Материаловеды из Северо-Западного университета в штате Иллинойс разработали перспективный термоэлектрический материал в виде монокристаллического соединения селенида олова (SnSe). Проблемой оставалась высокая хрупкость монокристаллической формы соединения, что затрудняло практическое использование находки. В то же время значительно более устойчивая и пластичная поликристаллическая форма соединения оказалась не подходящей для термоэлектрического преобразования. Выяснилось, что в поликристаллическом виде селенид олова обладает высокой теплопроводностью, что нивелирует замечательные термоэлектрические характеристики материала.

С помощью южнокорейских коллег учёные из США смогли найти корень проблемы — он заключался в образовании оксидной плёнки на поверхности соединения. Учёные из Кореи смогли предложить и испытать техпроцесс, при котором кислород был исключён из цепочки химических реакций и селенид олова в поликристаллической форме был получен без примесей окислов.

Эффективность преобразования отработанного тепла в «чистом» поликристаллическом соединении селенида олова (добротность) составила примерно 3,1 ZT при температуре 783 К (510 ?). Добротность — показатель коэффициента преобразования тепла в электричество — оказалась даже выше, чем у монокристаллического соединения.

Учёные отмечают, что производство нового материала можно запустить без каких-либо трудностей. Они рассчитывают, что термоэлектрические преобразователи на основе чистого поликристаллического селенида олова будут востребованы на энергоёмком производстве, например, при выплавке стали, и на крупнотоннажном транспорте, например, на морских судах большого водоизмещения.