Jakie są różne rodzaje materiałów termoelektrycznych?

Proces termoelektryczny polega na bezpośredniej zamianie ciepła na energię elektryczną i ponownym ogrzewaniu lub chłodzeniu obiektu. Materiały termoelektryczne można stosować do pomiaru zmian temperatury, zmiany faktycznej temperatury obiektu i generowania ładunku elektrycznego, który można wykorzystać do wytworzenia energii. W 2011 r. Materiały termoelektryczne były zbyt mało wydajne, aby były użyteczne, ale inżynierowie motoryzacyjni próbują je wykorzystać do zebrania zmarnowanej energii cieplnej z pojazdu i przekształcenia jej w użyteczną energię elektryczną. Naukowcy próbują zwiększyć wydajność materiałów termoelektrycznych, aby uczynić je bardziej ekonomicznymi, aby można je było wykorzystać do tworzenia tanich i wydajniejszych lodówek, klimatyzatorów i innych urządzeń wymagających chłodzenia.

Procesy termoelektryczne zachodzą z powodu efektu Peltiera, który polega na chłodzeniu i ogrzewaniu przeciwnych połączeń w obwodach elektrycznych zawierających różne półprzewodniki. Materiały termoelektryczne można stosować do tworzenia urządzeń chłodzących lub chłodzenia. Jednym z powszechnie stosowanych dziś materiałów termoelektrycznych jest tellurek bizmutu, drogi związek, który może kosztować nawet 1000 USD (USD) / funt (2000 USD / kg). Po odpowiednim przygotowaniu ten materiał termoelektryczny powoduje niezawodne zmiany temperatury w dowolnym miejscu między 14 a 266 stopni F (-10 do 130 stopni C). Systemy termoelektryczne działają niezawodnie i dokładnie bez hałasu konwencjonalnych systemów ogrzewania, chłodzenia i chłodzenia oraz bez szkodliwych dla środowiska chlorofluorowęglowodorów (CFC).

Od kilku lat National Aeronautics and Space Administration (NASA) wykorzystuje moc materiałów termoelektrycznych do zasilania sond kosmicznych w najgłębszych obszarach kosmosu, tak daleko od słońca, że ​​panele słoneczne są bezużyteczne. Proces obejmuje osadzenie materiału jądrowego w generatorze termicznym radioizotopowym, w którym rozpad radiologiczny wytwarza energię cieplną, która jest następnie przekształcana w elektryczność w celu zasilania sondy. Jest to ten sam proces, który inżynierowie motoryzacyjni starają się wykorzystać z ciepła wylotowego silników samochodowych - ciepła, które można przekształcić w energię elektryczną do zasilania samochodu.

Badania i rozwój materiałów termoelektrycznych prowadzone są przez Energy Frontier Research Center w Massachusetts Institute of Technology (MIT). Tam naukowcy i naukowcy dokonali kilku dość znaczących odkryć, takich jak sprzężenie zaburzeń termicznych i struktur elektronicznych w skończonej temperaturze. Obecnymi wyzwaniami w tej dziedzinie są identyfikacja lub synteza nowych, dotychczas nieznanych materiałów o bardziej wydajnych możliwościach termoelektrycznych. Postępy w tej dziedzinie mogą umożliwić opracowanie materiałów, które wytwarzają energię elektryczną z ciepła odpadowego, zapewniając zrównoważone globalne rozwiązanie energetyczne.