Termoelektrisk maling gør det muligt for vægge at omdanne varme til elektricitet

(Phys.org) - Maling bliver i disse dage meget mere, end det plejede at være. Forskere har allerede udviklet fotovoltaisk maling, som kan bruges til at lave "paint-on solceller", der fanger solens energi og gør den til elektricitet. Nu i en ny undersøgelse, forskere har skabt termoelektrisk maling, som fanger spildvarmen fra varmmalede overflader og omdanner den til elektrisk energi.

"Jeg forventer, at den termoelektriske maleteknik kan anvendes til spildvarmeindvinding fra store varmekildeoverflader, såsom bygninger, biler, og skibsfartøjer, "Jae Sung Son, en medforfatter af undersøgelsen og forskeren ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), fortalt Phys.org .

"For eksempel, temperaturen på en bygnings tag og vægge stiger til mere end 50 ° C om sommeren, "sagde han." Hvis vi påfører termoelektrisk maling på væggene, vi kan omdanne enorme mængder spildvarme til elektrisk energi. "

Den termoelektriske maling ser meget anderledes ud end konventionelle termoelektriske materialer, som typisk er fremstillet som flade, stive chips. Disse enheder er derefter fastgjort til uregelmæssigt formede genstande, der udsender spildvarme, såsom motorer, kraftværker, og køleskabe. Imidlertid, den ufuldstændige kontakt mellem disse buede overflader og de flade termoelektriske generatorer resulterer i uundgåeligt varmetab, reducere den samlede effektivitet.

I den nye undersøgelse offentliggjort i Naturkommunikation , Sung Hoon Park et al ., fra UNIST, Korea Institute of Science and Technology (KIST), og Korea Electrotechnology Research Institute, har behandlet dette problem med ufuldstændig kontakt ved at demonstrere, at den termoelektriske maling let klæber til overfladen af ​​stort set enhver form.

Den termoelektriske maling indeholder de termoelektriske partikler vismut tellurid (Bi ₂ Te ₃ ), som almindeligvis anvendes i konventionelle termoelektriske apparater. Forskerne tilføjede også molekylære sintringshjælpemidler, som, ved opvarmning, få de termoelektriske partikler til at samle sig, øge tætheden af ​​disse partikler i malingen sammen med deres energiomsætningseffektivitet (ZT-værdierne er op til 0,67 for n-type og 1,21 for p-type partikler).

Forskerne demonstrerede, at den termoelektriske maling kan males på en række kurvede varmeafgivende overflader. Efter sintring i 10 minutter ved 450 ° C, de malede lag danner en ensartet film omkring 50 mikrometer tyk.

Test viste, at de enheder, der er malet med den termoelektriske maling, udviser en høj udgangseffektdensitet (4 mW/cm ² til enheder i flyet og 26,3 mW/cm ² for enheder med gennemgående fly). Disse værdier er konkurrencedygtige med konventionelle termoelektriske materialer og bedre end alle termoelektriske enheder baseret på blæk og pastaer.

Udover de traditionelle termoelektriske applikationer, forskerne forventer, at termoelektrisk maling har potentiale til at blive brugt som bærbar termoelektrisk energihøstere. Den teknologi, der er udviklet her, kan også bruges i 3D -printet elektronik og malet elektronisk kunst. Forskerne planlægger at fortsætte disse applikationer i fremtiden.

"Vi planlægger at udvikle rumtemperatur-behandlingsbar, luftfølsom, og skalerbar termoelektrisk maling og malingsprocesser til praktiske anvendelser, "Sagde søn.