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新材料热电转化效率翻倍!地热发电或迎新发展

日期:2019-11-25    来源:地热能资讯

国际新能源网

2019
11/25
15:28

关键词: 热电材料 地热发电 热电性能

  众所周知,热电材料可以将热量转化为电能,由所谓的塞贝克效应造成,因两端温差会产生电压。然而热能在转化为电能过程中会损耗大量能量。
  在塞贝克效应中,衡量热电转化效率的数值被称为ZT值,热电材料的ZT值越高,其热电性能就越好。在过去,科学家们研发出最好的热电材料ZT值最高只有2.8。而今天来自奥地利维也纳大学的科学家已经成功地开发出ZT值为6的热电新材料,让热电转化率得到重大突破。该新型材料是由硅,铁,钒,钨和铝薄层构成。
  维也纳大学研究所的恩斯特·鲍尔教授表示,一种好热电材料必须满足两种难以取舍的要求,一方面要尽可能地导电,而另外一方面要尽可能少传热量。这款新型材料不但可以应用在热电转化领域,还可以用来为传感器甚至是小型计算机处理器提供能量,未来应用会很广泛。
  在物理学中,电导率一般和导热率相辅相成,电导率高的材料自然会导热率高。而恩斯特·鲍尔却相信肯定会有更好的热电材料,只不过我们还没有发现,为了寻找新一代热电材料,恩斯特·鲍尔从6年前的2013年就开始研究起各种各样不同的热电材料,再经过数千次试验后,发现按一定比例的硅,铁,钒,钨和铝组合是最佳的热电材料。
  据悉,新研究已发表在杂志上。新型热电材料中的铁原子以严格规则方式排列在所谓的面心立方晶格中,两个铁原子之间距离是相同的,不过当它们被涂到硅上时,立刻会发生一些令人惊讶的变化,两个铁原子可能彼此相邻,这改变了电子结构,意味着电子能在材料中自由移动,获得非常低的电阻,然后导热率却不变。
 
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