Вчені знайшли шлях до високоефективного перетворення тепла в електрику

Міжнародна команда вчених синтезувала новий термоелектричний сплав на основі заліза, ванадію і сурми, вдало модифікувавши його важкими металами. Повідомляється, що ефективність перетворення тепла в електрику з використанням нового сплаву виросла більш ніж в два рази при кімнатній температурі і набагато більше при високих температурах. Для утилізації сміттєвого тепла можуть відкритися нові горизонти.

Тепла навколо в надлишку, якщо врахувати, що в переважній більшості випадків воно просто випаровується в атмосферу. Дослідники давно намагаються знайти ефективний спосіб видобутку електрики від уловлювання теплової енергії, але вона поки коливається в діапазоні до 10% і то при дуже високих температурах. У новому дослідженні вчені вивчали модифікацію так званого половинного сплаву Гейслера, в якому три елементи - залізо, ванадій і сурму - додатково легованих важкими металами гафнію, титаном і ніобієм.

Ефективність термоелектрики в цілому залежить від трьох фізико-хімічних характеристик сплавів: від фактора потужності, електро- і теплопровідності. Чим вище фактор потужності і електропровідність, і нижче теплопровідність, тим краще і ефективніше матеріал. Але домогтися оптимального балансу непросто.

«Вчені з НіТУ "МІСіС ", Університету Сохаг, Університету імені Короля Сауда і МГУ ім. М.В. Ломоносова 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 були досліджені при температурах від 27 до 527 ℃ », - повідомляється в прес-релізі НіТУ «МІСіС ».

Вивчення зразків показало, що легування настільки знизило теплопровідність сплаву, що ефективність перетворення тепла в електрику при кімнатній температурі підскочила в два рази. Це може виявитися вірним шляхом до появи комерційних зразків термоелектричних перетворювачів. У будь-якому випадку дослідники показали перспективний для галузі напрямок і він гідний пильної уваги з боку промисловості.