«Этот новый материал лучше, чем традиционный материал, теллурид висмута, и может быть использован для преобразования отработанного тепла в электричество гораздо более эффективно», — сказал Чжифэн Рен, профессор физики кафедры Андерсона в UH и ведущий автор статьи, описывающей открытие, опубликованное в Интернете компанией Nano Energy.Рен, который также является главным исследователем Техасского центра сверхпроводимости в UH, сказал, что эта работа может иметь важное значение для исследований и коммерциализации чистой энергии при температурах около 300 градусов по Цельсию.
Теллурид висмута является стандартным термоэлектрическим материалом с 1950-х годов и используется в основном для охлаждения, хотя его также можно использовать при температурах до 250 ° C или 482 ° F для выработки электроэнергии с ограниченной эффективностью.Для этого открытия Рен и другие члены его лаборатории использовали комбинацию магния, серебра и сурьмы для выработки электричества из тепла с использованием термоэлектрического принципа.
Они добавили небольшое количество никеля, после чего Рен сказал, что состав стал еще лучше.Работа была проведена в сотрудничестве с исследователями из химического факультета Университета штата Калифорния и Массачусетского технологического института.
Хуайчжоу Чжао и Цзихэ Суй, сотрудник лаборатории Рена, чьим родным институтом является Харбинский технологический институт в Китае, были основными участниками; Сейчас Чжао работает научным сотрудником Института физики Китайской академии наук.Материал хорошо работает до 300 ° C, сказал Рен; работа по повышению его эффективности продолжается.Потенциал улавливания тепла — от электростанций, промышленных дымовых труб и даже выхлопных труб автомобилей — и преобразования его в электричество огромен, что позволяет использовать тепло, которое в настоящее время расходуется впустую, для выработки электроэнергии. Рен сказал, что температура там может варьироваться от 200 C до 1000 C, и до сих пор не существовало термоэлектрического материала, способного работать, когда условия выходят за пределы более низких уровней тепла.
По его словам, большая часть спроса колеблется от 250 до 300 ° C.Рен долгое время работал в термоэлектрике, а также в других областях науки.
Его исследовательская группа опубликовала в журнале Science в 2008 году статью, в которой установила, что эффективность — технический термин — это «показатель качества» — теллурида висмута можно повысить на 20 процентов, изменив способ его обработки. В то время Рен учился в Бостонском колледже.А прошлым летом его лаборатория опубликовала статью в Proceedings of the National Academy of Sciences, в которой был установлен теллурид олова с добавлением химического элемента индия в качестве материала, способного преобразовывать отходящее тепло в электричество.
Но теллурид олова лучше всего работает при температурах выше 300 C или 573 F, поэтому важно продолжать поиск другого материала, который работает при более низких температурах.Группа Рена не первая, кто изучает новый материал, который не назван, но упоминается в документе Nano Energy как просто материалы на основе MgAgSb, используя химические названия элементов, использованных для его создания. В документе цитируются работы, выполненные в 2012 г. М.Дж. Киркхэмом и др .; Рен сказал, что в этой работе в равных частях использовались магний, серебро и сурьма, но в результате были обнаружены примеси и плохие проводящие свойства.
Он сказал, что его лаборатория обнаружила, что использование немного меньшего количества серебра и сурьмы и смешивание элементов по отдельности — добавление магния и серебра на первое место в процессе шаровой мельницы, добавление сурьмы через несколько часов — устраняет примеси и значительно улучшает термоэлектрические свойства.«У нас было много разных качеств», — сказал он. «Лучше, без примесей, с меньшим размером зерна, с гораздо лучшими термоэлектрическими свойствами».