Японские исследователи из Университета Хоккайдо получили термоэлектрический материал на основе бария и оксида кобальта. Он отличается хорошей термостабильностью и высокой эффективностью конвертации тепла в электричество. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Отработанное тепло — это побочный продукт выполнения работы. Оно образуется при работе машин или при протекании различных процессов. В настоящее время высказываются инициативы по использованию отработанного тепла, которое можно конвертировать в электричество. Коммерчески доступные термоэлектрогенераторы изготавливаются с использованием редких металлов. Несмотря на их высокую эффективность, они достаточно дорогие и содержат токсичные материалы. Альтернативой таким генераторам служат устройства на основе различных оксидов, но и здесь есть ограничение: плохо исследована термоустойчивость таких материалов.
Теперь японские ученые разработали термоэлектрический материал на основе пленки оксида кобальта. Его работа основана на эффекте Зеебека, согласно которому электрический ток генерируется при наличии разницы температур в проводящем материале. Исследователи синтезировали несколько термоэлектрических пленок на основе оксида кобальта, причем между его слоями помещались атомы разных металлов: натрия, кальция, стронция, бария. Ученые анализировали структуру материалов, их химическую и термическую стабильность, определяли их удельное электрическое сопротивление. Кроме того, они высчитывали термоэлектрическую эффективность ZT для каждого материала. ZT служит показателем того, насколько полно тепловая энергия конвертируется в электричество.
Наиболее термостабильным оказался материал на основе оксида кобальта и бария. Он сохранял свою структуру и свойства при нагревании вплоть до 600 °С. Пленки, в состав которых входил натрий или кальций, были стабильны при нагреве до 350 °С, а в случае стронция температура могла доходить до 450 °С. Показатель ZT в случае пленки с барием увеличивался с ростом температуры и составил 0,55 при 600 °С. Это достаточно хорошее значение, сравнимое с ZT коммерчески доступных термоэлектрогенераторов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
