Создан перспективный материал для термогенератора Налаштування

[Rilian]

В качестве материалов для термоэлектрогенераторов (на снимке) учёные предлагали сотни веществ. Нынешний вариант (композит SrTe-PbTe) тоже тестировался ранее. Но для наилучшего результата оказалось важным подобрать удачные пропорции «микстуры»

(фото с сайта northwestern.edu).

До 14% бросового тепла от различных машин смогут превращать в ток устройства на основе нового материала, разработанного в США. Авторы эксперимента уверяют, что такие приборы будут не слишком дорогими, и это делает реальным практическое применение новации.

Химики и физики из пары университетов — Северо-Западного (Northwestern University) и Мичигана (U-M) — придумали, как равномерно распределить нанокристаллы теллурида стронция (SrTe) в толще теллурида свинца (PbTe), чтобы те одновременно повышали эффективность полупроводникового преобразователя, но не мешали бегу электронов внутри него.

Как объяснили учёные, ключ к хорошему КПД — взаимное выравнивание кристаллических решёток SrTe и PbTe, при котором транспорт фононов (передача тепла) блокируется, а транспорт электронов, напротив, облегчается. Также оказались очень важны пропорции соединений.

У экспериментальной системы на базе лучшего образца, содержащего 2% теллурида стронция и ещё добавку в виде 1% теллурида натрия (Na2Te), термоэлектрический показатель добротности (ZT) оказался равен 1,7 при температуре примерно в 800 K. Для сравнения — в одной из прошлых работ по данной теме замечательным был назван показатель в 1,5.

Зависимость ZT от состава полупроводника и температуры (иллюстрация Kanishka Biswas, Mercouri G. Kanatzidis/Nature Chemistry).

Детали нового исследования раскрывают статья в Nature Chemistry и пресс-релиз Северо-Западного университета.