北航科學家在熱電能源材料研究取得突破

知名學術(shù)期刊《科學》近日發(fā)表北京航空航天大學科學家主導的國際科研團隊在熱電能源材料硒化錫應用方面的一項突破性研究成果。此研究使硒化錫在新能源領域的實際應用邁出了關(guān)鍵一步。

熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種利用半導體材料直接將熱能與電能進行相互轉(zhuǎn)換的技術(shù)。隨著環(huán)境保護形勢日益嚴峻，研究和開發(fā)清潔能源已成為全球科學研究的重點領域。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)憑借系統(tǒng)體積小、可靠性高、不排放污染物質(zhì)、適用溫度范圍廣等優(yōu)勢被重點關(guān)注。

北航國際交叉科學研究院熱電能源材料研究室主任趙立東教授經(jīng)過大量研究，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)硒化錫具有低熱傳導、儲量豐富、環(huán)境友好等特質(zhì)，是一種頗具潛力的熱電能源材料，但其硬傷在于導電性能較弱。

考慮到硒化錫的層狀晶體結(jié)構(gòu)，趙立東大膽猜想，在其層面內(nèi)可能具有不錯的導電性能。通過實驗他成功驗證了預期，并很快被西班牙及美國學者進一步證實。

明確了內(nèi)部的導電性良好后，仍有一因素制約硒化錫的應用。硒化錫材料在300-773K溫度范圍內(nèi)熱電優(yōu)值(熱電轉(zhuǎn)換效率)很低，這限制了硒化錫在這一重要溫度區(qū)間的使用。

通過反復實驗，研究人員發(fā)現(xiàn)，利用硒化錫的特殊電子能帶結(jié)構(gòu)和多谷效應，可提高其導電性和溫差電動勢，從而獲得300-773K溫度范圍內(nèi)較高的電傳輸性能，使得硒化錫的熱電優(yōu)值整體提高。這意味著開發(fā)一種同時具備性能優(yōu)異、儲量豐富的熱電能源材料已成為可能。

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