Създадоха първия в света термоелектричен модул с рекордна ефективност. Какво върши този апарат?

Учените откриха по-добър метод за разработване на термоелектрични материали.

Съвременният свят се характеризира с желанието да се премине към чиста енергия, но има една голяма пречка за това – наличните понастоящем термоелектрични модули са с много ниска производителност, тъй като настоящите термоелектрически материали не са в състояние да произвеждат достатъчно енергия.

За да намерят оптималния термоелектричен материал с подходящ химичен състав, учените трябва да проведат огромно количество експериментални изследвания. Понякога се налага да използват много скъпи и редкоземни компоненти.

Изследователи от Университета в Хюстън и Университета Райс съобщиха за създаването на термогенератор с рекордна ефективност. В него е използвано съединение Cintla от p-тип, което при тестовете е показало висока термоелектрическа ефективност.

Според авторите на проекта при температурна разлика от 855 градуса по Фаренхайт (457 градуса по Целзий) ефективността на преобразуване на топлината в електричество надхвърля 10%. В същото време характеристиките на материалите са останали непроменени за голям период от време – две години.

Учените използват метода на конвергенция на електронните зони – този метод на прогнозиране на материалите с подходящи характеристики позволява да се спестят време и ресурси. Първоначално, за да се осигурят желаните характеристики, са били избрани четири ключови съединения, съдържащи пет елемента: итербий, калций, магнезий, цинк и антимон. След това е избрана най-ефективната смес за създаване на термоелектрично устройство.

„Ако този метод не беше достъпен, трябваше да експериментираме и да изпробваме всички налични възможности. Просто нямаше да има друг метод. Първо правим теоретични изчисления, след това проектираме материала, произвеждаме го и го тестваме“,

казват учените.

По този начин новият метод позволява на специалистите да прогнозират възможно най-точно сближаването на електронните зони и да определят оптималния състав за разработването на високоефективни термоелектрични материали, които са в основата на термогенераторите, така необходими при прехода към чиста енергия.

На основното изображение е показано устройство за измерване на ефективността на преобразуване на енергията, създадено от изследователския екип, което може да измерва и температурата на охлажданата страна.