Исследователи из Центр инноваций и знаний SPECIFIC Университета Суонси.
Около одной шестой всей энергии, используемой промышленностью Великобритании, в настоящее время превращается в отработанное тепло, выбрасываемое в атмосферу. Использование этого для производства электроэнергии может стать огромным шагом вперед, помогая промышленности сократить счета за электроэнергию и сократить выбросы углекислого газа.
Термоэлектрические материалы превращают разницу температур в электроэнергию или наоборот. Они используются в холодильниках, электростанциях и даже в некоторых смарт-часах, которые питаются от тепла тела.
Предыдущие исследования показали, что материал, называемый селенидом олова (SnSe), соединение, состоящее из олова (Sn) и селена (Se), обладает высоким термоэлектрическим потенциалом. Проблема в том, что методы, используемые для его производства, требуют много энергии и, следовательно, дороги.
Именно здесь вступает в действие работа исследователей из Суонси. Разработанный ими метод потенциально очень дешев для промышленности, поскольку позволяет быстро и легко производить термоэлектрические генераторы SnSe в больших количествах.
Команда превратила селенид олова в тип чернил, которые они могли напечатать, чтобы проверить его свойства. Следующим шагом стала разработка технологии 3D-печати для производства небольшого термоэлектрического генератора из чернил.
Эксперименты команды показали, что материал дал рекордные баллы за эффективность исполнения, которая измеряется «Показателем качества» (ZT).
- Элемент команды Суонси достиг значения ZT (показатель эффективности термоэлектрических генераторов) до 1,7
- Предыдущий лучший показатель ZT для печатного термоэлектрического материала был 1,0
- Это означает, что коэффициент полезного действия - для преобразования тепла в электричество - для элемента команды Суонси составляет около 9,5%, по сравнению с 4,5% для предыдущего лучшего
Прорыв может принести особую пользу тем отраслям, где в производственном процессе задействованы высокие температуры. Одним из примеров является производство стали, которое генерирует огромное количество тепла и требует огромной электроэнергии. Таким образом, рециркуляция тепла в энергию может значительно повысить энергоэффективность. Tata Steel должна поддержать исследователя с докторской степенью в команде для изучения промышленного применения технологии.
Исследовательская группа представляет SPECIFIC Innovation and Knowledge Centre, проект под руководством Университета Суонси, который разрабатывает технологии для сокращения выбросов углерода и демонстрирует, как их можно применять в зданиях и промышленности.
Д-р Мэтт Карни из Университета Суонси, который был ведущим исследователем этой работы, сказал:
Превращение отработанного тепла в электроэнергию может значительно повысить энергоэффективность, сократить счета и сократить выбросы углерода. Наши результаты показывают, что печатные термоэлектрические материалы с использованием селенида олова являются очень многообещающим путем вперед.
Разработанное нами устройство является самым эффективным печатным термоэлектрическим материалом, зарегистрированным на сегодняшний день, с коэффициентом эффективности, улучшенным более чем на 50% по сравнению с предыдущим рекордом. Кроме того, массовое производство обходится дешевле по сравнению с традиционными методами производства.
Необходима дополнительная работа, но уже наша работа показывает, что этот метод, сочетающий эффективность и экономичность, может быть очень привлекательным для энергоемких отраслей."