Den mest effektive termoelektriske er blevet skabt

Kemikere fra Northwestern University har udviklet et unikt termoelektrisk materiale, der omdanner varme til elektricitet.

Det er det bedste materiale af sin slags - dets effektivitet er dobbelt så høj som alle tidligere kendte lignende materialer. Denne opdagelse kan være meget vigtig for udviklingen af verdensindustrien, hvis vi tager i betragtning, at to tredjedele af den energi, der produceres til menneskelige behov, går tabt som varme. Resultaterne af forskernes arbejde er offentliggjort i tidsskriftet "Nature".

Ifølge artiklen består det nye materiale af korn af bly-tellurid og strontium-tellurid, samt en lille mængde natrium. Dette miljøstabile materiale kan omdanne 15 til 20 procent af den varme, der genereres under energiproduktion, til nyttig elektricitet.

Det nye materiale kan bruges i bilindustrien og tungindustrien (for eksempel i produktionen af glas, mursten, olieraffinaderier, kul- og gaskraftværker). Derudover kan den effektive termoelektriske energi bruges på store skibe og tankskibe, hvor store forbrændingsmotorer konstant kører.

"Vores termoelektriske system er det mest effektive i verden ved enhver temperatur," siger Mercury Kanatzidis, projektleder og hovedforfatter til Nature-artiklen. "Dette materiale kan omdanne varme til elektricitet mere effektivt end noget andet." "Vi bliver ofte spurgt, hvordan vi løser problemet med energibesparelse," tilføjer Kanatzidis' kollega Vinayak Dravid. "Men der er ingen universel løsning; løsningen skal være omfattende. Termoelektricitet kan ikke løse alle energiproblemer, men det er en vigtig del af en omfattende tilgang."

Termoelektriske stoffer er stoffer, der har evnen til at generere elektricitet ved forskellige temperaturer i forskellige zoner af materialet. Effektiviteten af en sådan omdannelse bestemmes af to krav, der i vid udstrækning modsiger hinanden. Et effektivt termoelektrisk materiale skal lede elektricitet så godt som muligt og lede varme så dårligt som muligt.

Et stof med meget lav modstand vil ikke være et effektivt termoelektrisk materiale, hvis det leder varme godt. For at opnå lav varmeledningsevne med høj elektrisk ledningsevne har forskere ændret materialets struktur.

Specialisterne tog det klassiske termoelektriske materiale blytellurid (PbTe) som basis og tilføjede inklusioner af strontiumtellurid-nanokrystaller. De forstyrrede materialets ordnede struktur, men påvirkede ikke dets elektriske ledningsevne og dermed dets termiske ledningsevne.

Resultatet glædede forskerne og kan snart glæde bilproducenter, olieraffinaderier og andre industrianlæg, hvor det nye materiale kan bidrage til at reducere energiomkostningerne.