Изследователи от Токийския научен университет демонстрират нов начин за преобразуване на топлина в електричество с помощта на полуметалния волфрамов дисилицид. Този нов начин може да доведе до по-ефективни термоелектрически устройства, постигащи ефективно преобразуване без значителни загуби.
Тъй като термоелектрическите материали преобразуват топлината в електричество, те се очертават като ценни инструменти за събиране на отпадъчна топлина. Тези материали са от решаващо значение в индустриите и превозните средства, където отпадната топлина се използва за осигуряване на допълнителна енергия. По-важното е, че термоелектрическите материали достигат и до области, където други източници на енергия са неприложими.
Традиционните термоелектрически устройства генерират напрежение в същата посока на топлинния поток.
Тези устройства се наричат паралелни термоелектрически устройства, които използват два вида паралелен материал, p-тип и n-тип, за генериране на електричество в противоположни посоки. Това свойство се нарича зависима от оста полярност на проводимостта (ADCP - axis-dependent conduction polarity).
Тези устройства често са свързани последователно, за да произведат по-високо напрежение. Това обаче води до повече допирни точки, увеличаване на електрическото съпротивление и следователно загуба на енергия.
Противно на тези конвенционални термоелектрически устройства, напречните термоелектрически устройства позволяват генериране на енергия в перпендикулярна посока на топлинния поток. Тези устройства имат по-малко контактни точки, което позволява ефективно преобразуване на електрическата енергия.
Материали, които провеждат положителни заряди (p-тип) в една посока и отрицателни заряди (n-тип) в друга, са подходящи кандидати за такива напречни термоелектрически устройства. Директното представяне на напречните термоелектрически устройства обаче бе слабо проучено.
Тази статия е първата директна демонстрация на напречното термоелектрическо генериране в WSi2 и резултатите могат да проправят пътя за по-ефективни термоелектрически устройства. Кредит: Ryuji Okazaki
Изследователите постигат т. нар. напречен термоелектричен ефект (TTE - transverse thermoelectric effect) в полуметалния волфрамов силицид (WSi2), което е пробив в чистата енергия.
"Напречното термоелектрично преобразуване е феномен, който привлича вниманието като нова основна технология за сензори, способни да измерват температура и топлинен поток. Въпреки това, има ограничен брой такива материали и не са установени насоки за проектиране. Това е първата директна демонстрация на напречното термоелектрическо преобразуване в WSi2", коментира Рюджи Оказаки (Ryuji Okazaki).
Изследователите са използвали физически експерименти и компютърни симулации, за да анализират свойствата на WSi2. Екипът изследва термомощността, електрическото съпротивление и топлопроводимостта на кристал WSi2 по неговите две кристалографски оси при ниски температури. Те откриват уникалната електронна структура, предоставяща ADCP. Структурата на WSi2 създава специфична за посоката проводимост, позволявайки TTE ефекта.
Водещият автор Рюджи Оказаки и колегите му демонстрират напрежение, перпендикулярно на температурната разлика чрез директно генериране на TTE.
"Нашите резултати показват, че WSi2 е обещаващ кандидат за устройства, базирани на TTE. Надяваме се, че това изследване ще доведе до разработването на нови сензори и откриването на нови напречни термоелектрически материали", отбелязва проф. Оказаки.
Справка: Shoya Ohsumi, Yoshiki J. Sato, and Ryuji Okazaki. Transverse Thermoelectric Conversion in the Mixed-Dimensional Semimetal WSi2. PRX Energy. DOI: 10.1103/PRXEnergy.3.043007
Източник: A new efficient way of converting heat into electricity, Jay Kakade, ТechЕxplorist
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари