Uusi kulma sähkön tuottamiseksi lämmöstä

01.06.2021

Ohio-uuden-suunnan-lamposahkolaiteita-300-t.jpgLämpösähkögeneraattorit olisivat hyödyllinen keino vähentää kasvihuonekaasupäästöjä, ellei niihin liittyisi tarvetta luoda sähkökontaktit kuumalle puolelle, joka on joskus liian kuuma materiaaleille joka voi tuottaa virtaa. Näin lämpö aiheuttaa laitteiden vikaantumisen ajan myötä.

Poikittaisina lämpösähköisinä tunnetut rakenteet välttävät tämän ongelman tuottamalla virtaa, joka kulkee kohtisuoraan lämpöä johtavaan suuntaan nähden ja vaatii siksi kontakteja vain generaattorin kylmällä puolella. Aihe on saanut viime aikoina yhä suurempaa mielenkiintoa tutkijoiden keskuudessa.

Nyt Ohion osavaltion yliopiston tutkijat osoittavat tutkimustyössään, että yksittäinen materiaali, kerroksellinen kide, joka koostuu reniumista ja piistä, osoittautuu poikittaisten lämpösähköisten laitteiden kultaiseksi standardiksi.

Tutkijat osoittivat, että tämä yksittäinen yhdiste toimii erittäin tehokkaana lämpösähkögeneraattorina harvinaisen ominaisuuden takia: se kantaa samanaikaisesti sekä positiivisia että negatiivisia varauksia, jotka voivat liikkua itsenäisesti ja siten tuottavat tehokkaammin sähkövirtaa.

Rakentamallaan lämpösähkögeneraattorillaan tutkijat totesivat, että kun kide sijaitsee tietyssä kulmassa laitteessa, se voi syytää ulos vaikuttavan määrän tehoa.

"Osoitimme, että nämä materiaalit ovat yhtä tehokkaita kuin perinteinen lämpösähkögeneraattoritekniikka, mutta voittavat sen suurimmat haitat", kertoo kemian professori Joshua Goldberger.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun tällainen laite on koskaan osoitettu toteutettavaksi. Tehokkuuden ollessa suuruusluokkaa suurempi kuin mikään edellinen poikittainen laite, tämä yhdiste on yhtä hyvä kuin mitä voit ostaa kaupallisesti, mutta se lupaa olla paljon yksinkertaisempi ja luotettavampi."

Tutkijoiden yksikiteisen Re4Si7 yhdistepalan poikittainen Zxy T –arvo on 0,7 yli 700 Celsius-asteen lämpöpinnalla. Arvo on nykyisten kaupallisten pituussuuntaisten termoelektristen elementtien tasoinen.

Tämän poikittaisen lämpösähköisen rakenteen suorituskyky syntyy suurista, vastakkaisista tasonsuuntaisista p-tyypin ja poikittaissuuntaisista n-tyyppisistä lämpövoimista. Nämä suuret anisotrooppiset lämpövoimat johtuvat erittäin anisotrooppisen valenssikaistan ja isotrooppisen johtumiskaistan lämpöpopulaatiosta tässä kapean aukon puolijohteessa.

Aiheesta aiemmin:

Magneettinen ohutkalvo spin-lämpösähkölle

Tehokkaampi lämpösähköinen materiaali

17.09.2021Kiertymiä ja laaksoja
16.09.2021Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
15.09.2021Topologiaa ja magneettisuutta
14.09.2021Kvanttianturit ohenevat
13.09.2021Nanokamera seuraa kemiallisia reaktioita
10.09.2021Komplementaarista galliumnitridielektroniikkaa
08.09.2021Käytännöllisiä lämpösähkömateriaaleja
06.09.2021Ionit vauhdikkaina erittäin ohuissa savissa
03.09.2021Akun anodi ja katodi osana kotelointia
01.09.2021Nanomaailman kvanttiominaisuuksia

Siirry arkistoon »