เทอร์โมอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดได้ถูกสร้างขึ้น

นักเคมีจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นได้พัฒนาวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกที่มีเอกลักษณ์เฉพาะที่สามารถแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า

เป็นวัสดุที่ดีที่สุดในประเภทเดียวกัน มีประสิทธิภาพสูงกว่าวัสดุประเภทเดียวกันที่เคยมีมาทั้งหมดถึงสองเท่า การค้นพบครั้งนี้อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาอุตสาหกรรมทั่วโลก หากเราคำนึงถึงว่าพลังงานที่ผลิตขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์สองในสามสูญเสียไปในรูปของความร้อน ผลงานวิจัยของนักวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature

ตามรายงานระบุว่าวัสดุชนิดใหม่นี้ประกอบด้วยตะกั่วเทลลูไรด์และสตรอนเซียมเทลลูไรด์ รวมถึงโซเดียมในปริมาณเล็กน้อย วัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมนี้สามารถแปลงความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตพลังงานได้ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์เป็นพลังงานไฟฟ้าที่มีประโยชน์

วัสดุใหม่นี้สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์และอุตสาหกรรมหนัก (เช่น ในการผลิตแก้ว อิฐ โรงกลั่นน้ำมัน โรงไฟฟ้าถ่านหินและก๊าซ) นอกจากนี้ เทอร์โมอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพยังสามารถนำไปใช้กับเรือขนาดใหญ่และเรือบรรทุกน้ำมันที่เครื่องยนต์สันดาปภายในขนาดใหญ่ทำงานอยู่ตลอดเวลา

“ระบบเทอร์โมอิเล็กทริกของเรามีประสิทธิภาพสูงสุดในโลกไม่ว่าจะอยู่ที่อุณหภูมิใดก็ตาม” Mercury Kanatzidis หัวหน้าโครงการและผู้เขียนหลักของบทความ Nature กล่าว “วัสดุนี้สามารถแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวัสดุอื่นใด” “เราถูกถามบ่อยครั้งว่าจะแก้ปัญหาการอนุรักษ์พลังงานได้อย่างไร” Vinayak Dravid เพื่อนร่วมงานของ Kanatzidis กล่าวเสริม “แต่ไม่มีวิธีแก้ปัญหาสากล วิธีแก้ปัญหาจะต้องครอบคลุมทุกประเด็น เทอร์โมอิเล็กทริกไม่สามารถแก้ปัญหาพลังงานได้ทั้งหมด แต่เป็นส่วนสำคัญของแนวทางที่ครอบคลุมทุกประเด็น”

เทอร์โมอิเล็กทริกคือสารที่มีความสามารถในการผลิตไฟฟ้าที่อุณหภูมิต่างๆ ในโซนต่างๆ ของวัสดุ ประสิทธิภาพในการแปลงดังกล่าวถูกกำหนดโดยข้อกำหนดสองประการที่ขัดแย้งกันอย่างมาก เทอร์โมอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพจะต้องนำไฟฟ้าได้ดีที่สุดและนำความร้อนได้แย่ที่สุด

สารที่มีความต้านทานต่ำมากจะไม่สามารถเป็นเทอร์โมอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพได้หากนำความร้อนได้ดี นักวิทยาศาสตร์ได้ปรับเปลี่ยนโครงสร้างของวัสดุเพื่อให้ได้ค่าการนำความร้อนต่ำแต่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง

ผู้เชี่ยวชาญใช้วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกแบบคลาสสิกอย่างตะกั่วเทลลูไรด์ (PbTe) เป็นพื้นฐานและเพิ่มนาโนคริสตัลสตรอนเซียมเทลลูไรด์เข้าไป ผู้เชี่ยวชาญได้ทำลายโครงสร้างที่เป็นระเบียบของวัสดุ แต่ไม่ส่งผลกระทบต่อการนำไฟฟ้า และการนำความร้อนด้วย

ผลลัพธ์นี้สร้างความพอใจให้กับเหล่านักวิทยาศาสตร์ และในไม่ช้านี้ก็อาจทำให้ผู้ผลิตยานยนต์ โรงกลั่นน้ำมัน และโรงงานอุตสาหกรรมอื่นๆ พอใจ เนื่องจากวัสดุใหม่นี้ช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานได้