Поиск по сайту
Главная книга сайта Форнит: «Мировоззрение».
Другие книги: «Познай себя», «Основы адаптологии» и «Вне привычного».
Короткий адрес страницы: fornit.ru/1837
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://science.compulenta.ru/729226/.

Как увеличить эффективность конверсии тепла в электричество

Автор: Роман Иванов  

Материалы, конвертирующие тепло в электричество, применяются в термоэлектрогенераторах, термоэлектрических холодильниках, а также в термометрах широчайшего рабочего диапазона (от абсолютного нуля до тысяч градусов). Несмотря на большой спрос на подобные вещества, им сильно недостаёт эффективности. Если бы термоэлектрики лучше конвертировали тепло, они вполне могли бы генерировать электричество от тепла, рассеиваемого компьютерами, машинами и в особенности заводскими трубами.

Китайские учёные обнаружили новый способ реструктурирования хорошо известного термоэлектрического материала, который позволяет повысить его эффективность сразу в 8 раз. Результаты исследования они представили в Journal of the American Chemical Society.

Схема эффективного теплоэлектрического конвертера (иллюстрация ACS).

Схема эффективного теплоэлектрического конвертера (иллюстрация ACS).


Чтобы иметь возможность сравнивать эффективность разных термоэлектрических материалов, был введён синтетический параметр ZT. Для достижения высокого ZT материал должен хорошо проводить электричество, обладая при этом низкой теплопроводностью. К сожалению, в случае объёмных материалов добиться такого совмещения практически невозможно. Одним из решений сложной дилеммы становится переход к использованию наноматериалов (нанопровода, нанокристаллы и так далее), содержащих огромное количество границ, которые рассеивают переносящие тепло частицы (фононы), за счёт чего происходит значительное снижение теплопроводности. Однако те же границы могут рассеивать не только фононы, но и электроны, причём обычно эта способность бывает выражена в гораздо большей степени, чем хотелось бы.

Учёные из Китайского университета науки и технологий нашли альтернативный подход к увеличению параметра ZT. В качестве отправной точки они выбрали селенид висмута, отличающийся слоистой структурой. Более ранние теоретические исследования показали, что каждый слой этого материала обладает в два раза более высокой проводимостью, чем целый кристалл.

Для получения отдельных слоёв селенида висмута исследователи интенсивно перемешивали его взвесь с карбонатом лития. Ионы лития интеркалировались между отдельными слоями селенида висмута толщиной в пять атомов. Последующее воздействие ультразвука вызывало расщепление интеркалированного кристалла на слои, которые собрались и высушивались после удаления лития.

Затем эти слои спрессовывались и нагревались до 350 ˚С — до получения плотных гранул. Как и ожидалось, многочисленные интерфейсы внутри получившегося композита рассеивали фононы, эффективно снижая термическую проводимость. И вот итог: сравнительный параметр эффективности ZT нового гранулированного материала достиг 0,35, что в 8 раз (!) выше, чем у кристаллического селенида висмута.

К сожалению, несмотря на значительный успех, показанный параметр эффективности композита всё ещё слишком мал для того, чтобы рассчитывать на масштабное использование. Границей применимости термоэлектриков является величина ZT = 0,7. И всё же сама стратегия повышения эффективности конверсии тепла в электричество, продемонстрированная в этой работе, заслуживает внимания.

Подготовлено по материалам Chemical and Engineering News.


Обсуждение Еще не было обсуждений.



Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Преступность и культура
О том, чем обусловлены этические границы допустимого и как возникают субкультуры, в которых эти границы значительно различаются: Преступность и культура.
17-01-2018г.

Обновление важных статей сайта
Обновлены статьи сайта: Эго и Базовое самоощущение.
10-01-2018г.

Как объяснить, что такое ложка?
Почему словари не дают верное представление, требуя личной интерпретации? Как сделать определение максимально понятным? Различие сведений и знаний. Метод определений, отражающий организацию субъективной адаптивности: Как объяснить, что такое ложка?
01-01-2018г.

Критерии полноты и верности теории
Об эффективности системного мышления: Критерии полноты и верности теории.
11-12-2017г.

Книга «Мировоззрение»
Обобщены мировоззренческие материалы сайта Форнит в виде электронной Достижения и недостатки при Путине.
03-11-2017г.

Системное мышление и формализация
В статье показано, что такое системная модель и почему не системное исследование дает бессмысленные результаты:
Системное мышление и формализация.
24-09-2017г.

О демократии и либерализме
Надеюсь, что статья не будет красной тряпкой для верных Идее либералов и демократов, а послужит поводом для переосмысления многих интересных социальных проблем: О демократии и либерализме.
12-09-2017г.

Смерть и адаптивность
Более общим, чем естественный отбор, для личности является понятие своевременности и своеместности существования - хронотоп личности:
Смерть и адаптивность.
12-07-2017г.

Дети и политика
Что вырастит из ребенка: носитель чужих идей (робот), просто проживающее свою жизнь быдло или самобытный человек, сформировавший свое личное мнение по самым важным именно для себя вопросам: Дети и политика.
18-06-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:11
Всего:17611896