Un team di scienziati della Northwestern University e della Seoul National University in Corea hanno dimostrato un materiale termoelettrico altamente efficiente che può convertire il calore in elettricità in modo abbastanza efficiente. Oggi, quando si genera elettricità da combustibili fossili, oltre il 65% dell'energia viene persa sotto forma di calore "di scarto". Catturare questo calore e generare elettricità da esso è un'economia seria e una preoccupazione per l'ambiente.
Gli scienziati dei materiali della Northwestern University in Illinois hanno sviluppato un promettente materiale termoelettrico sotto forma di un composto di seleniuro di stagno (SnSe) a cristallo singolo. L'elevata fragilità della forma monocristallina del composto è rimasta un problema, il che ha reso difficile l'uso pratico del reperto. Allo stesso tempo, la forma policristallina molto più stabile e plastica del composto si è rivelata inadatta alla conversione termoelettrica. Si è scoperto che in forma policristallina, il seleniuro di stagno ha un'elevata conducibilità termica, che annulla le notevoli caratteristiche termoelettriche del materiale.
Con l'aiuto dei loro colleghi sudcoreani, gli scienziati degli Stati Uniti sono stati in grado di trovare la radice del problema: era la formazione di un film di ossido sulla superficie del composto. Scienziati coreani sono stati in grado di proporre e testare un processo tecnico in cui l'ossigeno è stato escluso dalla catena delle reazioni chimiche e si è ottenuto seleniuro di stagno in forma policristallina senza impurità di ossido.
L'efficienza di conversione del calore disperso in un composto di seleniuro di stagno policristallino "puro" (figura di merito) era di circa 3,1 ZT ad una temperatura di 783 K (510 ℃). La cifra di merito - un indicatore del coefficiente di conversione del calore in elettricità - si è rivelata addirittura superiore a quella di un composto monocristallino.
Gli scienziati notano che la produzione di un nuovo materiale può essere avviata senza alcuna difficoltà. Si aspettano che i convertitori termoelettrici a base di seleniuro di stagno policristallino puro saranno richiesti nella produzione ad alta intensità energetica, ad esempio, nella fusione dell'acciaio e nel trasporto su larga scala, ad esempio, su navi di grande dislocamento.
2021-08-06 13:23:10
Autore: Vitalii Babkin