Новий матеріал від KRICT перетворює тепло на електрику ефективніше та екологічно
Вчені з Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) розробили новий спосіб перетворення тепла на електрику за допомогою термоелектричного матеріалу на основі селеніду срібла (Ag₂Se). Цей матеріал не лише екологічний, а й високопродуктивний, і його можна виготовляти при значно нижчих температурах та тисках, ніж традиційні термоелектричні сполуки. Крім того, він працює в обох напрямках: може перетворювати тепло в електрику та навпаки.
Чому термоелектрика важлива
Термоелектричні матеріали привертають увагу як технології майбутнього. Вони здатні охолоджувати електроніку або перетворювати відходи тепла в корисну енергію. У новому дослідженні вчені використали Ag₂Se, що складається з відносно доступних елементів срібла та селену, що робить матеріал простішим та екологічнішим порівняно з іншими підходами.
Команда синтезувала наночастинки Ag₂Se у розчині, додавши надлишок селену для створення складу Ag₂Se₁.₂. Потім простий процес термообробки дозволив отримати щільний термоелектричний матеріал з покращеною електропровідністю і зниженим теплопровідністю кристалічної решітки.
Можливості застосування
Матеріал можна використовувати у малих системах генерації електрики, наприклад у промислових процесах, дата-центрах або сонячних теплових установках. В перспективі він може стати джерелом енергії для носимих IoT-пристроїв та медичних сенсорів.
«Головне досягнення полягає у створенні високопродуктивного термоелектричного матеріалу без складного легування та екстремальних умов», — зазначає команда дослідників.
Як це працює
Під час нагрівання селен переходить у рідку фазу, заповнюючи проміжки між частинками Ag₂Se, що покращує з’єднання зерен і зменшує пористість. Це підвищує електропровідність і знижує теплопровідність кристалічної решітки. Матеріал показав максимальний коефіцієнт ефективності 0,927 при 393 К, а його гнучка структура дозволяє створювати циліндричні термоелектричні генератори зі стабільною напругою.
Крім того, Ag₂Se₁.₂ продемонстрував у два рази кращу міцність на стиск і модуль Юнга, що робить його надійним для складних та вигнутих форм пристроїв.
Цей матеріал відкриває шлях до нового покоління енергетичних пристроїв, які збирають енергію з тепла навколишнього середовища, працюють гнучко, ефективно і екологічно. Завдяки принципам ефекту Пельтьє та ефекту Зеєбека, Ag₂Se₁.₂ може як генерувати електрику з температурної різниці, так і охолоджувати або нагрівати при проходженні струму.
Це великий крок до екологічних і компактних джерел енергії для майбутнього.