Die effizienteste Thermoelektrik wurde geschaffen
Zuletzt überprüft: 16.10.2021
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Chemiker von der Northwestern University haben ein einzigartiges thermoelektrisches Material entwickelt, das Wärme in Elektrizität umwandelt.
Es ist das beste Material seiner Art - seine Effizienz ist doppelt so hoch wie alle bisher bekannten Materialien. Diese Entdeckung kann für die Entwicklung der Weltwirtschaft sehr wichtig sein, da zwei Drittel der für menschliche Bedürfnisse erzeugten Energie in Form von Wärme verloren gehen. Die Ergebnisse der Arbeit der Forscher sind auf den Seiten der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Nach diesem Artikel besteht das neue Material aus Körnern von Bleitellurid und Strontiumtellurid sowie einer geringen Menge Natrium. Dieses umweltstabile Material kann 15 bis 20 Prozent der bei der Energiegewinnung entstehenden Wärme in nutzbaren Strom umwandeln.
Neues Material kann in der Automobil- und Schwerindustrie eingesetzt werden (z. B. Bei der Herstellung von Glas, Ziegeln, Raffinerien, Kohle- und Gaskraftwerken). Darüber hinaus kann eine effektive Thermoelektrik auf großen Schiffen und Tankern verwendet werden, wo große Verbrennungsmotoren kontinuierlich arbeiten.
„Unser thermoelektrische System ist das effizienteste der Welt bei jeder Temperatur - sagt Mercury Kanattsidis, Projektleiter und Lead-Autor des Artikels in der Zeitschrift«Nature»-. Dieses Material Wärme in Strom effizienter als jede andere umwandeln kann.“ „Wir werden oft gefragt, wie das Problem der Energieeinsparung zu lösen, - fügt Kollege Kanattsidisa Vinayak Dravid -. Aber es gibt keine universelle Lösung, muss die Lösung alle Informationen Thermoelektrika nicht alle Energieprobleme lösen können, aber es ist ein wichtiger Bestandteil eines integrierten Ansatzes.“.
Thermoelektrika sind Stoffe, die in verschiedenen Bereichen des Materials Elektrizität bei unterschiedlichen Temperaturen erzeugen können. Die Wirksamkeit einer solchen Transformation wird von zwei Anforderungen bestimmt, die sich in vielerlei Hinsicht widersprechen. Ein effektives Thermoelektrikum sollte so gut wie möglich sein, um Elektrizität zu leiten und gleichzeitig so gut wie möglich Wärme zu leiten.
Eine Substanz mit sehr niedrigem Widerstand ist kein wirksames Thermoelektrikum, wenn sie Wärme gut leitet. Um eine niedrige Wärmeleitfähigkeit bei hoher elektrischer Leitfähigkeit zu erreichen, haben Wissenschaftler die Struktur des Materials modifiziert.
Die Spezialisten nahmen das klassische thermoelektrische Blei-Tellurid (PbTe) als Basis und fügten dort Einschlüsse von Strontium-Tellurid-Nanokristallen hinzu. Sie verletzten die geordnete Struktur des Materials, hatten jedoch keinen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit und damit auf die Wärmeleitfähigkeit.
Das Ergebnis hat die Wissenschaftler erfreut und wird wahrscheinlich bald die Automobilbauunternehmen, Ölraffinerien und andere Industrieobjekte erfreuen, bei denen neues Material helfen kann, den Energieaufwand zu reduzieren.