【多山谷提高熱電性能】

江南布衣

【多山谷提高熱電性能】

 

 

 

如何熱電發電機工程

物理學家在美國和中國已經帶動了一個共同的熱電性能的材料通過修改其電子能帶結構。

 

的改善是由精心調整的相對豐度及硒碲合金中的鉛。

 

其結果是材料與全時高熱電優值的1.8 - 這一結果可能導致新的類型的熱電裝置，可以轉換成有用的餘熱發電。

 

熱電發電機轉換成電能和熱能直接由兩個熱電半導體 - 一個 n型和其他p型。

 

設備的基礎上碲化鉛（PbTe）已被用來發電，因為 20世紀 60年代。

 

這些都被用於太空任務 - 在放射性同位素提供的熱量 - 在商業系統在地球上產生的熱量在通過燃燒天然氣或其他燃料。

 

原則上，熱電系統還可以捕捉餘熱任何東西，從太陽能電池板，汽車排出的廢氣對核電廠，從而提高能源效率的這些進程。但在此之前，這是可能發生，科學家們必須提高熱電材料性能。

 

要對任何使用，熱電材料必須善於進行電力，但窮人在導熱。

 

它還必須有一個大的熱電，這是比例的電壓溫差橫跨材料。

 

這些要求體現在熱電優值ZT，應大於1.5。

 

 

有前途的材料

PbTe基材料長期被視為良好的候選人，因為他們有比較高的數字的優點，壽命長，可工作在高溫下發生的汽車尾氣和類似的環境。

 

然而，數字擇優這些材料仍然頑固地低於之一。

 

在這個最新作品，杰弗裡斯奈德和他的同事在加州理工學院和中國 Academy of科學已修改的電子能帶結構的PbTe基材料，實現了優異的數字為 1.8 850 K - 一個值，他們形容“非凡”。

球隊取得這樣的優勢，採取摻雜 PbTe的事實，與硒會導致收斂了許多“墮落峽谷”內的電子能帶結構的材料。

 

據斯奈德，增加的數量增加河谷退化的速度，充電攜帶洞可以穿過材料。其結果是提高在導電性，因此熱電數字的優點。

 

 

許多山谷

該商業熱電材料（畢，SB）2特3，例如，已知有一個山谷退化六。

 

然而，代約20％的碲原子PbTe與硒，斯奈德的研究小組取得了山谷退化16。其結果是一個數字的優點1.8該p型材料。

 

較高的ZT值已經報導過，但斯奈德說physicsworld.com，他認為，這是最高的ZT是在獨立的實驗室複製。

 

“雖然我不會感到驚訝，如果我被告知的其他例子我可能已經錯過了，這是最高的ZT討論了熱電社會在過去五年中，“他說。

 

阿克拉姆鮑凱的密西根大學的工作描述為“令人信服的”，因為，​​他認為，這是第一次有人成功地利用帶退化的同時提高導電性，而沒有顯著影響的熱電。

 

“我相信這可能會導致實際的設備，因為這是利用一個大容量的過程適合大規模生產，”他說。

 

不過，他指出，一個合適的n型材料也必須得到發展。

 

為了使實際熱電發電機-具有較高的整體數字的好處-無論是p型和n型材料必須找到與高平均ZT值在很寬的溫度範圍約50-500 ° C。

 

本ZT樣品由斯奈德和他的同事迅速脫落溫度，該小組目前正在致力於進一步改善這個工程的電子能級。

 

斯奈德說，球隊也取得了進展，創造一個有前途的n型材料。

 

這項研究發表在自然 473 66。

 

關於作者

麥高約翰斯頓是主編physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/45919