Konceptuell ritning av supergitteret där spridningselektroner är begränsade till ett trångt utrymme för att förbättra termoelektrisk omvandling. Upphovsman:Hokkaido University
Forskare mer än fördubblade materialets förmåga att omvandla värme till elektricitet, vilket kan bidra till att minska mängden spilld värme, och därmed bortkastat fossilt bränsle, i dagliga aktiviteter och branscher.
Forskare från Hokkaido -universitetet och deras kollegor i Japan och Taiwan har förbättrat möjligheten att omvandla spilld värme till användbar elektricitet genom att avsevärt förminska det utrymme genom vilket elektroner rör sig, enligt en ny studie publicerad i tidskriften Naturkommunikation .
Mer än 60 procent av energin som produceras av fossila bränslen går förlorad som spillvärme. Ett sätt att lösa detta problem är att omvandla spillvärmen till el, kallas termoelektrisk energiomvandling. Dock, att förbättra konverteringsgraden har varit svårt på grund av ett avvägningsförhållande mellan de erforderliga egenskaperna i materialet.
Termoelektriska material omvandlar värme till elektricitet när det finns en temperaturskillnad, ett fenomen som kallas Seebeck -effekten. Forskare har undersökt sätt att begränsa elektroner till ett trångt utrymme som ett sätt att förbättra konverteringsfrekvensen. Under 2007, forskare byggde ett artificiellt supergitter bestående av ledande ultratunna skikt inklämt av tjocka isolerande lager. Denna metod gav högre spänning men förbättrade inte omvandlingsfrekvensen. Forskare har förutsett att prestanda kan förbättras avsevärt om elektroner med längre Broglie -våglängd, vilket betyder att de är mer spridda, är begränsade till ett smalt ledande skikt, men det hade ännu inte bevisats experimentellt.
Forskargruppen, ledd av Hiromichi Ohta från Hokkaido University, designat ett supergitter där elektroner sprids med 30 procent bredare jämfört med tidigare experiment. Detta resulterade i mycket högre spänning och fördubblade den termoelektriska omvandlingshastigheten som registrerats från tidigare metoder.
"Detta är ett betydande steg framåt mot att minska mängden värme som slösas bort från kraftverk, fabriker, bilar, datorer, och även människokroppar, "säger Hiromichi Ohta från Hokkaido University.
