Chế tạo vật liệu nhiệt điện hiệu quả nhất thế giới

Font size : A- A A+

Khoảng 90% điện năng trên thế giới được tạo ra bởi năng lượng nhiệt. Tuy nhiên, các hệ thống phát điện hoạt động với hiệu quả chỉ ở mức khoảng 30-40%, nghĩa là khoảng 2/3 năng lượng đầu vào bị thất thoát dưới dạng nhiệt thải. Sự kém hiệu quả của các vật liệu nhiệt điện hiện nay trong việc chuyển đổi nhiệt thải thành điện nghĩa là việc sử dụng ở qui mô thương mại các vật liệu này bị hạn chế. Giờ đây, các nhà nghiên cứu thuộc các trường Đại học Northwestern và Đại học bang Michigan đã phát triển được loại vật liệu nhiệt điện chuyển đổi nhiệt thải thành điện năng mà họ cho là tốt nhất thế giới, có tiềm năng cung cấp một phương pháp thiết thực để thu phần nào năng lượng bị thất thoát.

Vật liệu mới dựa vào chất bán dẫn phổ biến gọi là telluride có độ ổn định về môi trường và ​​sẽ chuyển đổi từ 15 đến 20% nhiệt thải thành điện. Nhóm nghiên cứu cho biết: vật liệu đạt hệ số phẩm chất nhiệt điện (hay "ZT") là 2,2 được họ tuyên bố là cao nhất cho đến nay.

 
ZT của vật liệu càng cao, thì khả năng chuyển đổi nhiệt thành điện càng hiệu quả hơn. Mặc dù không có các giới hạn trên lý thuyết cho ZT, nhưng chưa có vật liệu nào được biết đến có ZT lớn hơn 3. Các nhà nghiên cứu tin rằng vật liệu mới có ZT là 2,2 có hiệu quả đủ để sử dụng trong các ứng dụng thực tế và có thể mở ra khả năng ứng dụng nhiệt điện rộng rãi hơn trong ngành công nghiệp.
 
Mercouri G. Kanatzidis, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: "Hệ thống của chúng tôi là hệ thống nhiệt điện hoạt động có hiệu quả nhất ở bất cứ nhiệt độ nào. Vật liệu có thể chuyển đổi nhiệt thành điện với hiệu quả cao nhất có thể. Ở cấp độ này, có các triển vọng thực tế để thu hồi nhiệt thải ở nhiệt độ cao và biến nó thành năng lượng có ích".
 
Hãng xe BMW cũng đang thử nghiệm các hệ thống khai thác nhiệt từ các hệ thống ống xả và động cơ đốt trong của xe hãng.
 
Ngoài thu một phần năng lượng nhiệt thải bị thất thoát qua ống xả, vật liệu mới này có thể được sử dụng trong các ngành công nghiệp nặng, bao gồm sản xuất thủy tinh và gạch, các nhà máy lọc dầu và nhà máy điện than và khí đốt và trên các tàu lớn và tàu chở dầu ở đó các động cơ đốt cỡ lớn hoạt động liên tục. Các ứng dụng này được xem là lý tưởng khi nhiệt độ nhiệt thải ở các khu vực này dao động từ 400oC đến 600oC.
 
Bài báo mô tả sự phát triển của vật liệu mới của nhóm nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature.


(Theo vista.vn)

More