Российские ученые создали материю для «вечной» батарейки

Сотрудники Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» разработали экономичный и быстрый способ изготавливать материал, из которого делают высокоэффективные термоэлектрические генераторы для космических аппаратов.

 Такой материал способен напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Статья с результатами работы вышла в Journal of Materials Chemistry A.
 Эффект преобразования тепловой энергии в электрическую обнаружил еще в 1821 году немецкий физик Томас Зеебек. Однако технологии, позволяющие использовать эффект Зеебека в промышленных масштабах, до сих пор далеки от совершенства. Тем не менее термоэлектрические материалы уже активно используются в энергетике и холодильных установках, работающие от тепла радиоактивного распада термоэлектрогенераторы установлены на таких всемирно известных космических аппаратах, как Cassini и New Horizons. На том же принципе работает электрогенератор марсохода Curiosity. Есть и более приземленные примеры: например, ведутся разработки теплоэлектрогенераторов, способных повысить эффективность различных видов электростанций, есть примеры получения электроэнергии от тепла, передаваемого через элементы выхлопной системы автомобиля.


Микрофотография кристаллов CoSb3 с включениями индия (масштаб – 10 нанометров в сантиметре) © НИТУ «МИСиС»
Полученные в НИТУ «МИСиС» термоэлектрические материалы сочетают в себе два вида атомов: жестко закрепленные в узлах кристаллической решетки, что обеспечивает высокую электропроводность, и свободно колеблющиеся, что резко снижает теплопроводность, потому что слабо связанные с кристаллическим каркасом атомы эффективно рассеивают тепло. Такого сочетания удалось добиться за счет создания интерметаллидов, кристаллическая структура которых содержит пустоты. Заполняя их «гостевыми» атомами без нарушения кристаллической решетки, ученые и получают необходимое сочетание свойств.


Микрофотография кристаллов CoSb3 с включениями индия (масштаб – 5 нанометров в сантиметре) © НИТУ «МИСиС»
«Нам удалось решить проблему за счет использования индия в качестве заполнителя и подбора исходного соотношения металлов, которое позволило синтезировать нужный термоэлектрический состав в открытом реакторе, – рассказывает член научной группы, сотрудник Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» Андрей Воронин. – Благодаря такому подходу мы смогли провести синтез в открытом реакторе всего за две минуты с последующим отжигом получившегося образца в течение пяти часов. Сочетание используемого материала и особенностей синтеза ускорило процесс создания в несколько десятков раз, что также сказывается и на стоимости получения таких материалов. При этом достигнутые значения термоэлектрической эффективности ZT = 1,5 стали рекордными для скуттерудитов с одним видом «гостевых» атомов».


Сотрудник Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» Андрей Воронин на фоне установки электроискрового спекания © НИТУ «МИСиС»
Как говорят авторы новой работы, предложенные ранее схемы получения термоэлектрических материалов были намного более дорогими и длительными.

Нравится

Loading...
Комментарии
А... материю, а батарейку в США будут делать?
А что лет через 200 могут запросто и в россии выпустить батарейку , ядерную уж давно выпускают, главное в россии не дело , а болтовня и воровство на всех уровнях.
Добавить комментарий
Фото неделиФотоархив HD
Танковый биатлон 2017

Владимир Литвиненко
Владимир Литвиненко
Вниманию читателей «ВПК»
  • Обсуждаемое
  • Читаемое
  • Past:
  • 3 дня
  • Неделя
  • Месяц