印度理工學(xué)院研新熱電材料

據(jù)外媒報道，印度理工學(xué)院(the Indian Institute of Technology，IIT)曼迪校區(qū)的研究人員正在研發(fā)新型熱電材料，以有效將熱能轉(zhuǎn)化為電能。

(圖片來源：印度理工學(xué)院曼迪校區(qū)官網(wǎng))

研究人員表示，利用熱能發(fā)電非常具有吸引力，因為工業(yè)、發(fā)電廠、家用電器和汽車等領(lǐng)域的人類活動會產(chǎn)生大量的熱能，而大部分的此類熱能都被浪費掉了。近年來，人們對開發(fā)能夠從環(huán)境中動態(tài)獲取能源，并將其轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)非常感興趣，此類未來技術(shù)將太陽能、熱能和機械能都視為可持續(xù)能源。

位于喜馬偕爾邦I(lǐng)IT曼迪校區(qū)的副教授Ajay Soni表示：“熱電材料的工作原理是塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)，即由于兩種不同電導(dǎo)體或半導(dǎo)體的溫度差異而引起兩種物質(zhì)間的電壓差的熱電現(xiàn)象。典型的熱電材料必須具備高熱電功率和高導(dǎo)電性、低熱導(dǎo)性以及保持溫度差異的能力這三種特性。但是同時具備此三種特性的材料很難找到，有些半導(dǎo)體材料必須得到進一步調(diào)整才能夠獲得良好的熱電效率。”

目前，大眾、沃爾沃、福特和寶馬等多家汽車公司也在研發(fā)熱電廢熱回收系統(tǒng)，有望將汽車的燃油經(jīng)濟性提高3%至5%。熱電材料回收的能量還有望為消費電子設(shè)備、航空甚至太空應(yīng)用提供動力。

Soni研究了碲化鉍、碲化錫和銀等半導(dǎo)體(此類半導(dǎo)體中含有晶體超離子硫銀鍺)，并在其中加入了各種微量元素，以提高此類半導(dǎo)體的熱電優(yōu)值(衡量材料系統(tǒng)熱電效率的指標)。在理想狀態(tài)下，熱電優(yōu)值為3至4就可以將40%以上的廢熱轉(zhuǎn)化為有用的電能，但是實際上，此類半導(dǎo)體的熱電優(yōu)值一直在1左右徘徊，不足以用于實際應(yīng)用。

不過，Soni研究小組發(fā)現(xiàn)了新型軟聲子模式(原子間相互作用減弱)，顯示出更好的熱電性能，可讓各種材料的熱電優(yōu)值都可達1至1.6。研究人員表示，這一研究結(jié)果為進一步探索新半導(dǎo)體以及改進半導(dǎo)體提供了空間。

研究人員表示，世界上大約70%的熱電都被浪費掉，釋放到環(huán)境中，成為全球變暖的關(guān)鍵誘因之一。如果能夠捕獲此種廢熱并將其轉(zhuǎn)化為電能，既能實現(xiàn)能源自給自足，又能保護環(huán)境。