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再生材料将废热转化为动力

点击量:   时间:2017-06-01 10:37:10

菲尔·麦肯纳(Phil McKenna)将废热转化为电能的材料的有效性的一个重大提升可以显着提高从空调到汽车发动机的能源效率研究人员说,这是50年来这种“热电”材料的第一次重大改进热电材料也可以反向工作,将电能转化为温差,无需管道,泵或冷却剂即可进行冷却自20世纪50年代以来,工程师们一直在使用一种名为碲化锑铋的半导体合金,用于精密医疗设备的固态冷却但是虽然它是这项工作的最佳材料,但合金远没有效率新的效率提升可以看到更多领域中使用的热电材料实现40%的显着提升相对简单根据美国波士顿麻省理工学院(麻省理工学院)和波士顿学院的研究人员的研究,将碲化铋锑研磨成细颗粒然后再用热力将其压回到一起,改变了它的热电性能将纳米级颗粒粘合在一起使合金的峰值品质值(用于测量金属相对热力学性能的术语)从1.0增加到1.4,增加了40%研究人员表示,跳跃的发生是因为再生合金具有更细粒度的晶体结构新结构对称为声子的量子振动具有更大的抵抗力,可以在固体内传输热量,使其成为更好的绝热体这是至关重要的,因为热电材料通过保持温度差异同时让电流自由流动来工作如果较少的进入的热量可以通过热传导逃逸,则更多的热量将用于驱动电子,并且材料将更有效研究作者任志峰表示,对于携带热量的声子,有更多的晶粒穿过“就像运行100米短跑和每隔10米跨栏一样运行距离之间的差异”先前,不成功的是,试图缩小热电合金的晶体结构试图以一种称为薄膜沉积的昂贵方法逐层地从头开始构建新材料 “这更像是艺术家制作美术,”Ren说 “我们的[工艺]就像一台复印机,可以更快地制造出更大的数量”改进材料的一个有希望的应用是将汽车发动机的余热转化为电力,以帮助为车辆提供动力据美国能源部的约翰费尔班克斯称,美国能源部(DOE)的目标是到2014年通过废热捕获来证明车辆燃油经济性增加10%费尔班克斯表示,目前没有商用车可以使用这项技术,但包括宝马在内的汽车制造商的测试显示,燃油效率提高了6-8%美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的杰夫斯奈德说:“热电材料的效率提高了40%,达到了目标” Snyder指出,同样的方法可以收获人体热量来为医疗植入物提供动力,尽管设计耗电少的设备也很重要或者,在新的区域中,改进的合金可以反向用于固态冷却,而不需要庞大的气体管道或液体冷却剂 “我们还没有看到空调系统或大型冰箱采用固态冷却,但这是一个重大进步,”斯奈德说期刊参考:科学,DOI:10.1126 / science.11​​56446能源和燃料 - 在我们的综合特别报告中了解有关迫在眉睫的能源危机的更多信息汽车和驾驶 - 在我们的综合特别报告中了解有关最新技术的更多信息更多关于这些主题: