Tryk kan være nøglen til at bekæmpe klimaændringer med termoelektriske generatorer

Tryk forbedrer materialers evne til at omdanne varme til elektricitet og kan potentielt bruges til at skabe rene generatorer, ifølge nyt arbejde fra et team, der omfatter Carnegies Alexander Goncharov og Viktor Struzhkin udgivet i Naturmaterialer .

Alternative energikilder er nøglen til at bekæmpe klimaændringer forårsaget af kulstofemissioner. Forbindelser med termoelektriske egenskaber kan omdanne termisk energis medfødte, fysisk behov for at sprede sig fra et varmt sted til et koldt sted til energi - høste elektricitet fra temperaturforskellen. I teorien, generatorer bygget af disse materialer kunne bruges til at genvinde elektricitet fra "spildt" varme afgivet af andre processer, yde store bidrag til landets energibudget.

Imidlertid, ingeniører har ikke været i stand til at forbedre rumtemperaturydelsen for termoelektriske materialer i 60 år, hvilket betyder, at enheder bygget til at drage fordel af denne kapacitet kun er praktiske til nogle meget specifikke applikationer, herunder fjerntliggende gasrørledninger og rumfartøjer.

"Vores måling af effektiviteten af ​​termoelektricitet ved stuetemperatur har ikke rykket sig i mere end et halvt århundrede, "sagde Goncharov." Termoelektriske forbindelser har vist forbedret ydeevne ved høje temperaturer, men vi har virkelig brug for, at de fungerer godt ved stuetemperatur for at få mest muligt ud af deres potentiale for grøn energi."

Det er netop den slags problemer, materialevidenskaben er egnet til at løse.

Forskergruppen-ledet af Liu-Cheng Chen fra Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research-fandt ud af, at de kunne forbedre blyselenids termoelektriske kapacitet ved at påføre tryk og blande ladede chrompartikler i.

Ved at presse materialet i diamantamboltcellen - som fungerede som en slags "kemisk tryk" - og tilsætte chrom, blyselenidet blev opfordret til at foretage en strukturel omlægning på atomniveau, muliggør den mest effektive demonstration af stuetemperatur termoelektrisk generation, der nogensinde er registreret.

Under 30, 000 gange normalt atmosfærisk tryk, det chrom-dopede bly selenid var i stand til at producere elektricitet med den samme effektivitet, som de mest effektive termoelektriske materialer gør ved 27 grader Celsius (80 grader Fahrenheit).

"Vores arbejde præsenterer en ny måde at bruge kompressionsteknikker til at forbedre den termoelektriske ydeevne, bringe os tættere på praktiske anvendelser, der kan hjælpe med at bekæmpe klimaændringer, "sluttede Xiao-Jia Chen fra Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (tidligere Carnegie).