Electron sandwich fordobler termoelektrisk ydeevne

Forskere mere end fordoblede et materiales evne til at omdanne varme til elektricitet, som kunne hjælpe med at reducere mængden af ​​spildvarme, og dermed spildt fossilt brændstof, i daglige aktiviteter og brancher.

Forskere fra Hokkaido University og deres kolleger i Japan og Taiwan har forbedret evnen til at omdanne spildt varme til brugbar elektricitet ved at indsnævre det rum, hvorigennem spredte elektroner bevæger sig, markant. ifølge en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Mere end 60 procent af energi produceret af fossile brændstoffer går tabt som spildvarme. En måde at løse dette problem på er at omdanne den spildte varme til elektricitet, kendt som termoelektrisk energiomdannelse. Imidlertid, at forbedre konverteringsraten har været vanskelig på grund af et afvejningsforhold mellem de nødvendige egenskaber i materialet.

Termoelektriske materialer omdanner varme til elektricitet, når der er en temperaturforskel, et fænomen kendt som Seebeck-effekten. Forskere har undersøgt måder at begrænse elektroner til et snævert rum som en måde at øge konverteringsraterne på. I 2007 forskere byggede et kunstigt supergitter sammensat af ledende ultratynde lag, der er klemt ind af tykke isolerende lag. Denne metode gav højere spænding, men forbedrede ikke konverteringsraterne. Forskere har forudsagt, at ydeevnen kan forbedres væsentligt, hvis elektroner med længere de Broglie-bølgelængde, hvilket betyder, at de er mere spredte, er begrænset i et smalt ledende lag, men det var endnu ikke blevet bevist eksperimentelt.

Forskerholdet, ledet af Hiromichi Ohta fra Hokkaido University, designet et supergitter, hvor elektroner er spredt med 30 procent bredere sammenlignet med tidligere eksperimenter. Dette resulterede i meget højere spænding og fordoblede den termoelektriske konverteringsrate registreret fra tidligere metoder.

"Dette er et vigtigt skridt fremad mod at reducere mængden af ​​varme, der spildes af kraftværker, fabrikker, biler, computere, og endda menneskekroppe, " siger Hiromichi Ohta fra Hokkaido University.