さまざまなタイプの熱電材料とは何ですか？

熱電プロセスとは、熱を電気に直接変換し、物体の加熱または冷却で再び変換するプロセスです。 熱電材料を使用して、温度変化を測定し、物体の実際の温度を変更し、電荷を生成して、電力を生成することができます。 2011年、熱電材料は非効率すぎて有用ではありませんが、自動車のエンジニアはそれらを使用して、車両から無駄な熱エネルギーを収集し、それを使用可能な電気に変えようと試みています。 研究者は、熱電材料の効率を高めて経済性を高め、低コストで効率的な冷蔵庫、エアコン、および冷却を必要とするその他のデバイスの作成に使用できるようにしています。

熱電プロセスは、異種半導体を含む電気回路の反対側の接合部の冷却と加熱であるペルチェ効果により発生します。 熱電材料を使用して、冷却デバイスを作成したり、冷蔵を提供したりできます。 今日使用されている一般的な熱電材料の1つはテルル化ビスマスです。これは、1,000米ドル（USD）/ lb（2,000米ドル/ kg）の費用がかかる高価な化合物です。 適切に準備すると、この熱電材料は14〜266度F（-10〜130度C）の間で信頼できる温度変化を生じます。 熱電システムは、従来の加熱、冷却、冷凍システムの騒音や環境に有害なクロロフルオロカーボン（CFC）を発生させることなく、信頼性と精度を発揮します。

数年にわたり、米国航空宇宙局（NASA）は、熱電材料の力を利用して、太陽電池パネルが役に立たない太陽から遠く離れた宇宙の最も深い範囲で宇宙探査機に電力を供給してきました。 このプロセスでは、放射性同位元素の熱発生器に核物質を埋め込んで、放射性崩壊により熱エネルギーを生成し、それを電気に変換してプローブに電力を供給します。 これは、自動車のエンジニアが自動車のエンジンの排熱を利用しようとするプロセスと同じプロセスです。この熱は、電気に変換して自動車に動力を与えることができます。

熱電材料の研究開発は、マサチューセッツ工科大学（MIT）のエネルギーフロンティア研究センターで行われています。 そこで、研究者と科学者は、熱障害と有限温度での電子構造の結合など、かなり重要な発見をしました。 この分野での現在の課題は、より効率的な熱電性能を備えた、まだ発見されていない新しい材料を特定または合成することです。 この分野の進歩により、廃熱から電気を生成する材料の開発が可能になり、持続可能なグローバルエネルギーソリューションが提供される可能性があります。