Знайдений спосіб високоефективного перетворення тепла в електрику

Міжнародна команда вчених синтезувала новий термоелектричний сплав на основі заліза, ванадію і сурми, модифікований важкими металами. Така модифікація дозволила більш ніж у два рази збільшити ефективність перетворення тепла в електрику. Розробка може знайти застосування як в промисловості, так і в системах розумного будинку. Дослідження було опубліковане в журналі Journal of Alloys and Compounds.

Термоелектрики — це матеріали, сплави металів або різні хімічні сполуки, які здатні безпосередньо перетворювати теплову енергію в електричну. Термоелектричні матеріали можуть використовуватися, наприклад, в гібридних системах спільно з сонячними батареями, додатково перетворюючи утворилося від нагрівання тепло в електроенергію. Таку схему можна використовувати, наприклад, в системі розумного будинку.

Ефективність таких матеріалів безпосередньо залежить від фактора потужності, електро- і теплопровідності. Чим вище фактор потужності та електропровідність, і нижче теплопровідність, тим краще, ефективніше матеріал. Однак домогтися оптимального балансу досить непросто. В останнє десятиліття спостерігається помітне зростання уваги дослідницького товариства до так званим половинних сплавів Гейслера. Вони являють собою потрійні з’єднання, що складаються як правило, з металів.

Завдяки своїм електротранспорт властивостями, термічної стабільності, а також широкого кола комбінацій елементів, які можуть бути використані при їх синтезі, такі сплави показали себе як одні з найбільш перспективних термоелектричних матеріалів. Одними з найбільш перспективних вважаються потрійні на основі заліза, ванадію і сурми. Однак вони мають високу теплопровідність, що обмежує їх використання в цій якості.

Вчені запропонували метод зниження теплопровідності таких сплавів шляхом потрійного легування матриці важкими металами, такими як гафній, титан і ніобій. В ході дослідження досвідчені сплави були синтезовані шляхом плавлення з подальшим помелом і спіканням. Термоелектричні властивості отриманих зразків потім зразків були досліджені при температурах від 27 до 527℃.