Запропоновано рішення для перетворення відпрацьованого тепла в електрику

Група вчених з Північно-Західного університету та Сеульського національного університету в Кореї продемонструвала високоефективний термоелектричний матеріал, який може досить ефективно перетворювати тепло в електрику. Сьогодні при отриманні електроенергії з викопного палива в вигляді «сміттєвого» тепла втрачається понад 65% енергії. Вловлювати це тепло та отримувати з нього електрику — це неабияка економія і турбота про екологію.

Матеріалознавці з Північно-Західного університету в штаті Іллінойс розробили перспективний термоелектричний матеріал у вигляді монокристалічного з’єднання селеніду олова (SnSe). Проблемою залишалася висока крихкість монокристалічної форми сполуки, що ускладнювало практичне використання знахідки. Одночасно значно більш стійка і пластична полікристалічна форма з’єднання виявилася не придатною для термоелектричного перетворення. З’ясувалося, що в поли кристалічному вигляді селенід олова має високу теплопровідність, що нівелює чудові термоелектричні характеристики матеріалу.

За допомогою південнокорейських колег вчені з США змогли знайти корінь проблеми — він полягав в освіті оксидної плівки на поверхні з’єднання. Вчені з Кореї змогли запропонувати та випробувати техпроцес, при якому кисень був виключений з ланцюжка хімічних реакцій і селенід олова в полікристалічної форми був отриманий без домішок оксидів. Ефективність перетворення відпрацьованого тепла в «чистому» поликристалічному з’єднанні селеніду олова (добротність) склала приблизно 3,1 ZT при температурі 783 К (510℃).

Добротність — показник коефіцієнта перетворення тепла в електрику — виявилася навіть вищою, ніж у монокристалічного з’єднання. Вчені відзначають, що виробництво нового матеріалу можна запустити без будь-яких труднощів. Вони розраховують, що термоелектричні перетворювачі на основі чистого полікристалічного селеніду олова будуть потрібні на енергомісткому виробництві, наприклад, при виплавці сталі, і на великотоннажному транспорті, наприклад, на морських судах великої водотоннажності.