Hvad er de forskellige typer termoelektriske materialer?

Den termoelektriske proces er den direkte konvertering af varme til elektricitet og tilbage igen ved opvarmning eller afkøling af et objekt. Termoelektriske materialer kan bruges til at måle temperaturændringer, ændre den faktiske temperatur på en genstand og generere en elektrisk ladning, som kan bruges til at generere strøm. I 2011 var termoelektriske materialer for ineffektive til at være nyttige, men bilingeniører forsøger at bruge dem til at hente spildt varmeenergi fra et køretøj og omdanne det til brugbar elektricitet. Forskere forsøger at øge effektiviteten af ​​termoelektriske materialer for at gøre dem mere økonomiske, så de kan bruges til at skabe lave omkostninger og mere effektive køleskabe, klimaanlæg og andre enheder, der kræver køling.

Termoelektriske processer forekommer på grund af Peltier-effekten, som er afkøling og opvarmning af modsatte knudepunkter i elektriske kredsløb, der indeholder forskellige halvledere. Termoelektriske materialer kan bruges til at skabe køleindretninger eller til at tilvejebringe køling. Et af de almindelige termoelektriske materialer, der anvendes i dag, er vismut tellurid, en dyre forbindelse, der kan koste så meget som $ 1.000 US dollar (USD) / lb ($ 2.000 USD / kg). Når det er tilberedt korrekt, producerer dette termoelektriske materiale pålidelige temperaturændringer hvor som helst mellem 14 og 266 grader F (-10 til 130 grader C). Termoelektriske systemer fungerer pålideligt og præcist uden støj fra konventionelle opvarmnings-, køle- og kølesystemer og uden miljøskadelige chlorfluorcarboner (CFC'er).

I flere år har National Aeronautics and Space Administration (NASA) udnyttet kraften fra termoelektriske materialer til at skabe rumføler i de dybeste rum, så langt fra solen, at solcellepaneler er ubrugelige. Processen involverer indlejring af nukleart materiale i en radioisotop termisk generator, hvor det radiologiske forfald producerer varmeenergi, der derefter omdannes til elektricitet til at drive sonden. Dette er den samme proces, som bilingeniører forsøger at udnytte fra bilmotorernes udstødningsvarme - varme, der kan omdannes til elektricitet til at drive bilen.

Forskning og udvikling i termoelektriske materialer udføres af Energy Frontier Research Center ved Massachusetts Institute of Technology (MIT). Der har forskere og forskere gjort nogle ret betydelige opdagelser, såsom koblingen af ​​termisk forstyrrelse og elektroniske strukturer ved en endelig temperatur. De aktuelle udfordringer på dette område er at identificere eller syntetisere nye, endnu ikke opdagede, materialer med mere effektive termoelektriske egenskaber. Fremskridt på dette område kan muliggøre udvikling af materialer, der genererer elektricitet fra spildvarme, hvilket giver en bæredygtig global energiløsning.