Российские ученые создают новый термоэлектрический материал для промышленности

Учёные из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» в Москве разработали долговечный и недорогой термоэлектрический материал, который может преобразовывать тепло в электричество. Он может сыграть важную роль в повышении эффективности двигателей, а также систем охлаждения и рекуперации тепла в промышленности.

Эти так называемые термоэлектрические материалы используются в энергетике, электронике, а также в автомобильной и аэрокосмической промышленности, где разница температур позволяет преобразовывать избыточное тепло в энергию. Как правило, термоэлектрические материалы производятся из редких и дорогостоящих химических элементов с использованием сложных и дорогостоящих технологий. Кроме того, они часто бывают хрупкими и недолговечными, что ограничивает их применение в реальных условиях. Московские исследователи нашли способ упростить производство материала и сделать его более надёжным с помощью синтетического скуттерудита и оксида цинка.

Скуттерудит – редкий природный минерал, поэтому его лабораторный аналог чаще используется в промышленности. Он более доступен, дешевле и имеет более высокую чистоту. Обычно его синтезируют из индия, кобальта и сурьмы, но этот процесс сложен и отнимает много времени, в результате чего эти материалы часто остаются в лабораториях вместо того, чтобы поступать в реальное производство. Исследователи из МИСИС решили эту проблему: они расплавили смесь металлов с помощью индукционного нагрева, измельчили смесь и спек ее вместе с оксидом цинка.

Добавление оксида цинка немного снизило эффективность преобразования тепла в электричество, но увеличило прочность материала на 18%. Согласно расчётам исследователей, это механическое сопротивление компенсирует небольшое снижение энергоэффективности.

Основываясь на результатах экспериментов, учёные пришли к выводу, что новый материал можно использовать в различных отраслях, от транспорта до тяжёлой промышленности, что позволит преобразовывать тепло, которое иначе бы терялось, в полезное электричество.