Группа ученых из Университета Хоккайдо в Японии синтезировала стабильный термоэлектрический преобразователь на основе оксида бария-кобальта с высоким показателем эффективности. Об этом сообщает австралийский портал Mirage News. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.

Отработанное тепло является очень многообещающим источником сохранения и повторного использования энергии посредством преобразования этого тепла в электричество. Такой процесс называется термоэлектрическим преобразованием, и коммерчески доступные устройства для этой цели синтезируются с использованием редких металлов. Хотя они довольно эффективны, они дороги и в большинстве случаев используют токсичные материалы.

Оба эти фактора привели к ограниченному использованию этих преобразователей. Одной из альтернатив для будущих решений считаются термоэлектрические материалы на основе оксидов, но основным их недостатком является отсутствие доказательств их стабильности при высоких температурах.

Группа под руководством профессора Хиромичи Охта из Исследовательского института электронных наук Университета Хоккайдо синтезировала термоэлектрический преобразователь на основе оксида бария-кобальта, который воспроизводимо стабилен и эффективен при температурах до 600°C.

Термоэлектрическое преобразование осуществляется за счет эффекта Зеебека: при наличии разницы температур в проводящем материале генерируется электрический ток. Однако эффективность термоэлектрического преобразования зависит от показателя полезности, именуемого ZT. Исторически преобразователи на основе оксидов имели низкую величину ZT. Недавние исследования выявили много улучшенных вариантов, но их стабильность при высоких температурах не была достаточно зафиксирована.

Научная группа Хиромичи Охта работает над многослойными пленками оксида кобальта уже более двух десятилетий. В последнем исследовании специалисты изучали термическую и химическую стабильность этих пленок, а также измеряли их значения ZT при высоких температурах. Они протестировали разнотипные пленки оксида кобальта, покрытые слоями натрия, кальция, стронция или бария, проанализировав их структуру, удельное сопротивление и теплопроводность.

По итогам исследований ученые обнаружили, что из четырех возможных вариантов слоистая пленка оксида бария-кобальта лучше всего сохраняла стабильность с точки зрения структурной целостности и удельного электрического сопротивления при температурах до 600°C. Для сравнения, пленки оксидов натрия и кобальта кальция были стабильны только до 350°C, а пленки оксида стронция-кобальта были стабильны до 450°C.

При этом показатели ZT пленки оксидов бария-кобальта увеличивались с температурой, достигая ~0,55 при 600°C, что сравнимо с характеристиками существующих термоэлектрических преобразователей для устройств высокотемпературного процесса.

«Особенно важно, что пленки оксидов бария-кобальта безопасны для окружающей среды, что дает возможность их широкого применения для процессов термоэлектрического преобразования», – отметил Хиромичи Охта.

Вам может понравиться

Широко распространенный сорняк может стать ключом к созданию засухоустойчивых культур

Ученые из Йельского университета в США, исследовав особые метаболические пути для создания нового типа фотосинтеза в обычном сорняке, известном как портулак, открыли перспективные способы выращивать более засухоустойчивые культуры. Об этом

МиГ-31 с “Кинжалами” успешно применяется в СВО

В специальной военной операции (СВО) в Донбассе задействована передовая российская военная техника. Один из примеров – самолёты МиГ-31И с ракетным комплексом “Кинжал”. В состав дальней авиации Военно-космических сил России  полк

Энергоэффективное жилищное решение в Швеции – недорогие дома на солнечных батареях

Двухэтажные жилые дома площадью 150 кв. м, возведенные в Эребру (Швеция) из недорогих сборных модулей, почти полностью способны обеспечить себя электричеством от солнечных панелей. Об этом сообщает онлайн-журнал Yanko Design.
Погода в России: