Hva er de forskjellige typene termoelektriske materialer?

Den termoelektriske prosessen er direkte konvertering av varme til strøm og tilbake igjen ved oppvarming eller avkjøling av en gjenstand. Termoelektriske materialer kan brukes til å måle temperaturendringer, endre den faktiske temperaturen til en gjenstand og generere en elektrisk ladning, som kan brukes til å generere strøm. I 2011 var termoelektriske materialer for ineffektive til å være nyttige, men bilingeniører prøver å bruke dem til å hente bort bortkastet varmeenergi fra et kjøretøy og gjøre det om til brukbar strøm. Forskere prøver å øke effektiviteten til termoelektriske materialer for å gjøre dem mer økonomiske, slik at de kan brukes til å lage lave kostnader og mer effektive kjøleskap, klimaanlegg og andre enheter som krever kjøling.

Termoelektriske prosesser oppstår på grunn av Peltier-effekten, som er avkjøling og oppvarming av motsatte kryss i elektriske kretsløp som inneholder forskjellige halvledere. Termoelektriske materialer kan brukes til å lage kjøleinnretninger eller for å gi kjøling. Et av de vanlige termoelektriske materialene som brukes i dag er vismut tellurid, en kostbar forbindelse som kan koste så mye som $ 1.000 amerikanske dollar (USD) / lb ($ 2000 USD / kg). Når det er forberedt på riktig måte, produserer dette termoelektriske materialet pålitelige temperaturendringer hvor som helst mellom 14 og 266 grader F (-10 til 130 grader C). Termoelektriske systemer fungerer pålitelig og nøyaktig uten støy fra konvensjonelle varme-, kjøle- og kjølesystemer og uten miljøskadelige klorfluorkarboner (CFC).

I flere år har den nasjonale luftfarts- og romfartsadministrasjonen (NASA) utnyttet kraften fra termoelektriske materialer til å skaffe romprober i de dypeste rekkevidden av rommet, så langt fra solen at solcellepaneler er ubrukelige. Prosessen innebærer å legge inn kjernefysisk materiale i en radioisotop termisk generator, der det radiologiske forfallet produserer varmeenergi som deretter konverteres til elektrisitet for å drive sonden. Dette er den samme prosessen som bilingeniører prøver å utnytte fra avgassvarmen til bilmotorer - varme som kan konverteres til strøm for å drive bilen.

Forskning og utvikling i termoelektriske materialer utføres av Energy Frontier Research Center ved Massachusetts Institute of Technology (MIT). Der har forskere og forskere gjort noen ganske betydningsfulle funn, for eksempel kobling av termisk forstyrrelse og elektroniske strukturer ved en endelig temperatur. De nåværende utfordringene på dette feltet er å identifisere eller syntetisere nye, ennå uoppdagede, materialer med mer effektive termoelektriske evner. Fremskritt på dette feltet kan muliggjøre utvikling av materialer som produserer strøm fra spillvarme, og gir en bærekraftig global energiløsning.