hirdetés
hirdetés

Energetika

Rekord hatékonyságú termoelektromos anyagot alkottak

A Northwestern Egyetem egyik új kutatása szerint a megtisztított, polikristályos ón-szelenid alkalmazása a jövőben akár rendkívül hatékony termoelektromos generátorok létesítését is lehetővé teheti.

hirdetés

A termoelektromos rendszereken belül a villamos energiát a különböző területek közötti hőmérséklet-eltérés hozza létre. Az ilyen szisztémákban felhasznált anyagok elektronjai melegítés hatására a forrósodásnak indult tartományból a hidegebb felé özönlenek, vagyis elektromos áramot generálnak.

Ilyen módon elméletileg villanyerő formájában akár az elektronikus eszközök, erőművek és motorok működtetése közben melléktermékként keletkező hőenergiát is újra lehet hasznosítani.

A kellően hatékony termoelektromos rendszerek kialakításához mindazonáltal a bennük szerephez jutó anyagoknak speciális tulajdonságokkal kell rendelkezniük.

Elengedhetetlen például, hogy az elektromos vezetőképességük magas, a hővezetőképességük pedig alacsony legyen. Ez azért fontos, hogy bennük az elektronok szabadon mozoghassanak, a hőmérsékleti különbségek ugyanakkor a matérián belül markánsak maradjanak. További lényeges szempont, hogy a felhasznált anyagok minél nagyobb forróságot tudjanak elviselni.

A tudósok a releváns tulajdonságok figyelembe vételével korábban már létrehoztak egy jósági tényezőnek hívott „érdemjegyet” (ZT), amivel termoelektromos képességeik szerint tudják rendszerezni az egyes anyagokat. Ez az osztályzat egy évtizede 1 alól indult, és a Northwestern a legújabb kísérletei során egy speciális matériával most tudta elérni a rekordnak számító 3,1-es minősítést.

Megtisztított, polikristályos ón-szelenidből készült mintadarabok (Forrás: Northwestern Egyetem)

A kiinduló anyag egykristályos ón-szelenid volt, amelynek termoelektromos kapacitását a szakemberek 2,6-os ZT-ig tudták feltornászni. Ez a verzió ugyanakkor a tömegtermeléshez túl törékeny, ezért a kutatók idővel inkább az anyag polikristályos szerkezetű formájára összpontosították a figyelmüket. Amikor ezzel a változattal el kezdtek kísérletezni, a szakértők megállapították, hogy ez a struktúra „sajnos” kiemelkedő hővezető képességgel rendelkezik, ami termoelektromos szempontból kifejezetten hátrányos adottság. Behatóbb vizsgálatokkal sikerült kideríteni, hogy mindez egy, az ónon keletkezett oxidált rétegnek köszönhető. Amikor ezt a takarót eltávolították, a polikristályos ón-szeleniddel már 3.1-es ZT-t sikerült elérniük.

A csapat azt reméli, hogy ez a felfedezés a jövőben akár kiemelkedően hatékony termoelektromos generátorok létesítése előtt is megnyithatja az utat. A kutatás eredményeit ismertető tanulmány a Nature Materials nevű folyóirat hasábjain látta meg a napvilágot.

Zamaróczy Ádám
a szerző cikkei

(forrás: New Atlas)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
Cikk[275286] galéria
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés
hirdetés
hirdetés
hirdetés