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 і 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. У той же час значно більш стійка і пластична полікристалічна форма з’єднання виявилася не придатною для термоелектричного перетворення. З’ясувалося, що в полікристалічному 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 утворенні оксидної плівки на поверхні з’єднання. Вчені з Кореї змогли запропонувати і випробувати техпроцес, при якому кисень був виключений з ланцюжка хімічних реакцій і селенід олова в полікристалічній формі був отриманий без домішок оксидів.
Ефективність перетворення відпрацьованого тепла в «чистому» полікристалічному 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 затребувані на енергоємні виробництва, наприклад, при виплавці сталі, і на великотоннажному транспорті, наприклад, на морських судах великої водотоннажності.