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KAUST開發熱電納米材料 可將廢熱轉化為電能

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(圖源:KAUST官網)

 據外媒報道,阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)開發低成本熱電納米材料,可以回收機器和設備(包括手機和汽車發動機等)排放的大量熱量,并將其直接轉換為有用的電力,避免能源浪費。

這種納米材料采用基于低溫溶液的生產工藝制造,適用于柔性塑料涂層,幾乎可在任何地方使用。材料科學家Derya Baran所在實驗室的博士后研究員Mohamad Nugraha表示:“在眾多可再生能源中,廢熱并沒有得到充分重視。”現在,可以通過熱電材料回收機器和設備釋放的余熱。該類物質具有一種特性,當材料一側熱,另一側冷時,電荷會沿著溫度梯度積聚。

長期以來,制造熱電材料一直依靠昂貴的能源密集型工藝。Baran、Nugraha和同事開發的新型熱電材料,由名為量子點的納米材料液體溶液旋涂而成。研究小組先將一層薄薄的硫化鉛量子點旋涂于表面,然后加入短連接配體溶液,將量子點交聯在一起,增強材料的電子性能。經過一層一層重復旋涂,形成200納米厚的薄膜,然后采用溫和的熱退火干燥薄膜,完成制作。Nugraha說:“熱電研究的重點一直是在超過400攝氏度高溫下加工的材料,而這種基于量子點的熱電材料僅需加熱到175攝氏度。加工溫度較低,可以降低生產成本,并可廣泛應用于熱電設備表面,包括廉價的柔性塑料。

這些材料展現出良好的熱電性能。塞貝克系數是衡量熱電性能的重要參數之一,即溫度梯度產生的電壓。Nugraha說:“我們在材料中發現了提升塞貝克系數的若干關鍵因素。”研究小組還發現,當材料縮小到納米尺度時,量子限制效應會改變材料的電子特性,這對于提高塞貝克系數非常重要。Nugraha說,這一發現是向實用的高性能、低溫、溶液處理的熱電發電機邁出的一步。

 

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