Forskere har udviklet et nyt materiale, der omdanner spildvarme til elektricitet

(Viktor Kiryanov/Unsplash)

Forskere har udviklet et nyt materiale, der kan opfange spildvarme - varmen, der udsendes fra en bils udstødningsrør eller en industriel skorsten, der bliver frøet ud i atmosfæren - og omdanne den til elektricitet.

Det såkaldte termoelektriske materiale genererer fire gange mere energi end lignende materialer, og holdet bag det siger, at det kan bruges til at øge kilometertal i køretøjer eller pumpe energi tilbage til kraftværker ved hjælp af deres eget affald.

'Størstedelen af ​​den industrielle energitilførsel går tabt som spildvarme' rapporterer forskerne . 'At konvertere noget af spildvarmen til nyttig elektrisk kraft vil føre til reduktion af fossilt brændstofforbrug og CO2-udledning.'



Den nye forbindelse er fremstillet af niobium, jern, antimon og titanium og er fremstillet ved hjælp af en teknik kaldet varmpresning - ved hjælp af en hydraulisk presse til at påføre høje niveauer af varme og tryk på et materiale.

Holdet fra Houston University fandt ud af, at når de anvendte ekstremt høje temperaturer på deres nye materiale - omkring 2.000 grader fahrenheit eller 1.093 Celsius - var de i stand til at producere en usædvanlig høj magtfaktor.

Effektfaktoren for et materiale er forholdet mellem den strøm, det trækker fra lysnettet i forhold til den strøm, det faktisk bruger.

Hvis et materiale har en effektfaktor på 1, betyder det, at det bruger al den strøm, det trækker fra dets forsyning. Men dette nye materiale har en effektfaktor på 55.

'For de fleste termoelektriske materialer er en effektfaktor på 40 god,' siger ledende forsker Zhifeng Ren . 'Mange har en effektfaktor på 20 eller 30.'

Termoelektriske materialer producerer elektricitet ved at lede strømmen af ​​en varmestrøm fra et varmere område til et køligere område, hvorved temperaturforskellen omdannes til en spænding.

'For at opnå den spænding skal termoelektrik være gode elektriske ledere, men dårlige varmeledere, hvilket taber effekten,' Robert F. Service rapporterer for Natur .

'Fordi et materiales elektriske ledningsevne og varmeledningsevne har en tendens til at gå hånd i hånd, har det desværre vist sig vanskeligt at skabe materialer, der har høj termoelektrisk effektivitet - en egenskab, som videnskabsmænd repræsenterer med symbolet ZT.'

ZT-værdien angiver, hvor effektivt dit termoelektriske materiale omdanner spildvarme til energi. Hvis dit materiale for eksempel trækker 100 watt varme og producerer 10 watt elektricitet, har det en virkningsgrad på 10 procent.

Lige nu er verdens mest effektive termoelektriske materiale kan nå et ZT-niveau på 2,6 .

En ZT-værdi på 3 tages i betragtning benchmark for et kommercielt levedygtigt termoelektrisk materiale, så vi er stadig langt fra at have et materiale, der er effektivt nok til at ændre energimarkedet.

Men holdet fra Houston siger, at vi måske har lagt for meget vægt på ZT som et mål for et termoelektrisk materiales succes, fordi det faktisk ikke garanterer høj effekt alligevel.

Mens deres materiale har kun en ZT på 1,4 , kan den generere omkring 22 watt pr. kvadratcentimeter - omkring fire gange højere end de typisk producerede 5 eller 6 watt.

'At forfølge høj ZT har været i fokus for hele det termoelektriske samfund. Men til praktiske anvendelser er effektivitet ikke den eneste bekymring,' Det siger Ren i en pressemeddelelse .

'Høj udgangseffekttæthed er lige så vigtig som effektivitet, når varmekildens kapacitet er enorm, såsom med solvarme, eller når prisen på varmekilden ikke er en stor faktor, såsom spildvarme fra biler eller stål industri for eksempel.'

Ren har allerede etableret et firma kaldet APower at forsøge at gøre sit nye materiale klar til kommercialisering.

Forhåbentlig er dette skridtet i den rigtige retning for termoelektriske materialer, for med 90 procent af verdens elektricitet, der genereres af varmeenergi, og omkring to tredjedele af den, der går tabt som spildvarme, er det en hel masse elektricitet, vi kunne udnytte.

Forskningen er publiceret i Proceedings of the National Academy of Sciences.

Populære Kategorier: Ukategoriseret , Natur , Sundhed , Samfund , Miljø , Tech , Fysik , Mennesker , Forklarer , Plads ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.