办事指南

将热量转化为动力的材料可以提高效率

点击量:   时间:2017-05-18 03:26:30

作者:Colin Barras你的汽车浪费了大约60%的能量作为热量但这可能很快就会改变,这要归功于一种提高热电材料效率的新方法,这种材料能够将热能转化为电能就像蒸汽机使用热量来移动水蒸汽来驱动机器一样,热电装置利用热量来移动可以有效利用的电子由于许多机械和电气设备产生废热,这些材料可能会大大节省效率将小块热电材料添加到任何受热表面,如汽车尾气或计算机处理器,可以产生基本上自由的能量但是现有的热电材料效率很低,如zT图所示尽管经过数十年的研究,最好的商用热电材料的zT约为1.为了与将热量转化为电能的机械发动机竞争,zT为3至4被认为是必不可少的,但远未实现 zT的一个限制是给定材料在任何时刻都可以转换为动力的热量只有现在证明有可能增加该财产哥伦布俄亥俄州立大学的约瑟夫·赫里曼斯和弗拉基米尔·乔沃维奇已经开发出一种新的方法来改变常见的热电材料铅碲化物具有这种效果在碲化铅内部,有限数量的电子可以拥有适当的能量,称为费米能量,将热量转化为电能赫尔曼斯和乔沃维奇意识到,向碲化铅中加入少量的铊可以使更多的电子达到这种能量水平它起作用是因为添加的铊中的电子与主体材料中的电子之间的方便共振测试表明,铊掺杂化合物在230至510°C(汽车发动机的温度范围)内最有效在510℃时,zT达到1.5 “铊杂质上的电子与相邻碲原子上的电子之间的特殊共振计算在2006年由Mahanti教授[密歇根州立大学东兰辛]存在,”赫里曼斯说今年早些时候,马萨诸塞州波士顿学院的Zhifeng Ren和他的团队使用不同的技术生产了zT为1.4的热电材料它们物理地改变了碲化铋的晶体结构,以降低热量通过材料的速率这增加了可转换成电能的热量比例,提高了效率 “在通过降低导热系数对zT进行显着增强之后,看到[Heremans和Jovovic]的新发展是非常好的时机,”Ren说 “美妙的是,我们的方法可以和任志峰一起使用的方法一起使用,”Jovovic说 “zT的上限难以估计,但显然远高于1.5”期刊参考:科学(DOI:10.1126 / science.11​​59725)更多关于这些主题: