Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Vật liệu mới có thể giúp tiết kiệm năng lượng (08/05/2014)

Chiến lược giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng thế giới là phải ngăn chặn tình trạng lãng phí quá nhiều năng lượng khi sản xuất và sử dụng, có thể diễn ra trong các nhà máy điện đốt than hoặc phương tiện vận tải. Gần 2/3 đầu vào năng lượng bị tổn thất dưới dạng nhiệt thải. Giờ đây, các nhà khoa học thuộc trường Đại học Northwestern đã khám phá ra vật liệu tốt nhất thế giới để chuyển đổi nhiệt thải thành điện có ích. Đây là tính chất nổi bật có thể được khai thác trong các thiết bị nhiệt điện bán dẫn trong nhiều ngành công nghiệp với tiềm năng tiết kiệm khối lượng lớn năng lượng.

Nhóm nghiên cứu liên ngành do nhà hóa học hữu cơ Mercouri G.Kanatzidis dẫn đầu, đã phát hiện ra dạng tinh thể của hợp chất hóa học thiếc selenua, dẫn nhiệt qua cấu trúc lưới yếu hơn, vì thế, nó là vật liệu nhiệt điện hiệu quả nhất. Khác với hầu hết các vật liệu nhiệt điện, kẽm selenua có cấu trúc đơn giản, gần giống cấu trúc xếp đàn, quyết định các tính chất đặc biệt của vật liệu.

Hiệu quả chuyển đổi nhiệt thải trong các thiết bị nhiệt điện được phản ánh bằng hệ số chất lượng gọi là ZT. Thiếc selenua đạt hệ số ZT 2,6, cho đến nay là hệ số cao nhất ở mức khoảng 650^oC. Tính dẫn nhiệt cực thấp của vật liệu đẩy hệ số ZT lên mức cao này, trong khi vẫn duy trì tính dẫn điện tốt.

Phạm vi ứng dụng tiềm năng cho vật liệu nhiệt điện nhiệt độ cao gồm có ngành công nghiệp ô tô (trong đó, khối lượng lớn năng lượng tiềm năng của xăng thoát ra qua ống bô của xe), các ngành công nghiệp nặng (như sản xuất thủy tinh và gạch, lọc dầu, các nhà máy điện đốt than và khí) và các địa điểm nơi các động cơ đốt trong lớn hoạt động liên tục như trong các tàu thủy và tàu chở dầu.

Vật liệu nhiệt điện mới được phát hiện chưa đầy 2 năm sau khi nhóm nghiên cứu này phá vỡ kỷ lục thế giới bằng vật liệu nhiệt điện khác được chế tạo trong phòng thí nghiệm có hệ số ZT 2,2.

Các nhà nghiên cứu cho rằng: Sự thiếu hiệu quả của các vật liệu nhiệt điện hiện nay đã hạn chế khả năng sử dụng chúng trong thương mại. Họ mong rằng hệ thống thiếc selenua được áp dụng trong các thiết bị nhiệt điện sẽ hiệu quả hơn các hệ thống khác trong việc chuyển đổi nhiệt thải thành điện năng có ích.

Nguồn: www.vista.vn (Theo Escience)