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印度科学家研发高效热电材料 可将废热转化为供汽车使用的电力

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58京牌 当材料的一端被加热,另一端保持冷却时,热电能源转换就能够产生电压。对于科学家而言,找到一种高效的材料实现该科学原理一直是一项艰巨的任务,需要材料具备三种看似不同的特性,即金属的高导电性、半导体的高热电灵敏度以及玻璃的低导热性。迄今为止,科学家们研发的大多数高效热电材料都采用铅(Pb)为主要成分,这也限制了其应用于大众市场。

热电材料性能指数(图片来源:贾瓦哈拉尔尼赫鲁先进科学研究中心)

,印度班加罗尔贾瓦哈拉尔尼赫鲁先进科学研究中心(JNCASR)的科学家发现一种名为镉(Cd)掺杂碲化银锑(AgSbTe2)的无铅材料,能够高效地从“废热”中回收电力,这也标志着热电领域内经历了重大变革。贾瓦哈拉尔尼赫鲁先进科学研究中心是印度政府科学技术部(DST)一个独立的研究机构,由Kanishka Biswas教授领导。

Kanishka Biswas教授与研究小组将碲化银锑与镉掺杂在一起,并采用一种先进的电子显微镜技术,从纳米尺度上将最终的材料原子排序结果实现可视化。此种纳米尺度的原子排序散射了在固体中携带热量的声子,并通过使材料中的电子状态离域来增强电传输。

此前科学家们研究的最先进材料在温度范围为400-700 K时的热电品质因数(ZT)为1.5至2。而印度团队却打破了记录,其材料温度为573 K时的热电品质因数就可达2.6,废热电力转换率为14%。目前,Biswas教授正试图将该高性能热电材料和设备实现商业化,而且正与塔塔钢铁公司合作,因为钢铁发电厂会产生大量废热。

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