Последние достижения исследователей из Университета Огайо открывают перспективу использования термоэлектрических генераторов в автомобилях и электростанциях для превращения избыточного тепла в энергию. Производительность термоэлектриков — полупроводников, конвертирующих тепло в электроэнергию, удалось увеличить вдвое благодаря улучшению химического состава исходных материалов.
Энергия сгоряча: Термоэлектрики стали вдвое эффективнее
Электричество из тепла: Тестирование свойств модифицированного теллурида свинца

До последнего времени применение термоэлектриков для генерации электроэнергии было крайне ограниченным по причине их дороговизны и низкой эффективности. Чтобы попытаться увеличить их производительность ученые из Университета Огайо попытались улучшить электрические характеристики исходного материала — теллурида свинца. Генераторы на его основе десятилетиями функционируют на различных космических аппаратах. После длительных экспериментов была найдена эффективная легирующая добавка — таллий. По словам профессора Джозефа Хереманса, руководителя научной группы, это позволит создавать термоэлектрогенераторы для автомобилей, которые снизят потребление бензина на 10%. Более того, в этом случае традиционные генераторы, присоединенные к валу мотора, будут просто не нужны!

Профессор Гань Чен из Массачусетского Технологического Института говорит, что работа ученых из Огайо имеет огромное значение по нескольким причинам. Во‑первых, сам факт удвоения эффективности термоэлектриков на основе теллурида свинца сам по себе интересен. Но более важно то, что результаты работы Хереманса и его коллег дали новый вектор развития технологии термоэлектриков. Вполне возможно, что другие исходные вещества, аналоги теллурида свинца, покажут еще более выдающиеся свойства при модификации их химического состава. Термоэлектрики являются хорошими проводниками электричества, но обладают низкой теплопроводностью. Практически все работы последних лет по совершенствованию термоэлектриков были направлены на дальнейшее снижение их теплопроводности. Хереманс и его коллеги выбрали другой путь — увеличение проводимости. «Они заставили электроны делать больше работы», — говорит Чен.

Хереманс считает, что комплексный подход к улучшению термоэектриков, а именно — одновременное снижение теплопроводности и повышение проводимости, способно вскоре еще раз удвоить их производительность. Если это произойдет, то термоэлектрогенераторы будут конкурировать по эффективности с традиционными генераторами. Единственная проблема — таллий сам по себе крайне ядовит, а значит приборы на его основе должны быть надежно защищены от повреждений. Другая проблема — вторичная переработка. Но Хереманс говорит, что автомобильные термоэлектрогенераторы можно будет просто демонтировать со старых и машин и устанавливать на новые — ведь срок их службы равен нескольким десяткам лет!

Хереманс настроен очень оптимистично по поводу скорого коммерческого применения результатов его работ. Технология промышленного производства термоэлектрогенераторв является отработанной и не потребует никаких изменений в связи с использованием нового материала. По его мнению, автоиндустрия будет первой областью, где начнется массовое внедрение технологии и это произойдет в течении ближайших трех-четырех лет.

По сообщению Techology Review