Исследователи изобрели новый материал, который сделает автомобили более эффективными, превращая тепло выхлопа двигателя в электричество. «Похожая технология может работать с генераторами мощности и тепловыми насосами», — говорит глава проекта Джозеф Германс (Joseph Heremans).
Ученые называют подобные материалы “термоэлектрическими”. Материалы можно поделить на группы по эффективности преобразования тепла в электричество при определенной температуре. Первоначально самый эффективный материал коммерчески использовался в термоэлектрических генераторах мощности. Это был сплав теллурида свинца, легированный натрием. Его эффективность преобразования составляла 0,71. Новый материал теллурид свинца, легированный таллием, имеет эффективность 1,5. Это более чем в 2 раза превышает предыдущий показатель.
Самое важное, что новый материал наиболее эффективен при температуре от 230 до 510 град. по Цельсию – обычной температуре работы генераторов мощности и двигателей автомобилей.
Большинство экспертов считает, что только около 25% энергии от бензинового двигателя используется для передвижения машины, тогда как 60% расходуется на тепло, большая часть которого бесполезно растрачивается, попадая в выхлоп.
“Термоэлектрическое устройство может “захватить” часть растрачиваемого тепла”, — говорит Германс. «Оно так же может стать полезным дополнением к автомобилю, так как оно не имеет движущихся изнашивающихся частей и не ломается».
“Сам материал делает всю работу. Он производит электрическую мощность, как и любые другие генераторы, однако, в качестве «рабочей жидкости» он использует электроны, вместо воды или газа, создавая электричество непосредственно. Так же термоэлектрическое устройство очень мало по размерам”.
Принцип работы материала состоит в том, что такие элементы, как таллий и теллур могут взаимодействовать на квантово-механическом уровне, создавая резонанс между электронами таллия и электронами в теллуриде свинца, распложающимися в связях между атомами.
Исследователи обнаружили, что эффективность преобразования тепла в электричество при температуре около 230 град. Цельсия составляет 0,75, что близко к эффективности теллурида свинца, легированного натрием, однако при температуре выше этой цифры, эффективность материала возрастает до 1.5, достигая наивысшей точки при 510 град. Цельсия.
Германс и его коллеги продолжают работать над этой, претендующей на патент, технологией.
“Мы надеемся пойти еще дальше. Я думаю, вполне возможно применить все наши знания, полученные при изучении термоэлектрической нанотехнологии, чтобы повысить эффективность еще в несколько раз — это цель, которую мы перед собой поставили”, — говорит Германс.