Ученые нашли способ увеличения срока службы термоэлектрических генераторов
Они изучили, какие материалы и примеси могут в этом помочь
Добавление примесей в термоэлектрические материалы влияют на их механические свойства. К такому выводу пришел коллектив ученых из Сколтеха, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, а также других ведущих научных организаций России и Израиля. Во время исследования они изучили, как добавление примеси теллурида свинца может повлиять на механические свойства и продление срока службы термоэлектрического генератора. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters.
Ученые объяснили, отработанное тепло, попадающее в окружающую среду, не используется, и именно на него приходится более 70% потерь глобального потребления энергии. С помощью особых полупроводников рассеиваемое тепло можно преобразовать в электроэнергию – например, во время его выделения при сгорании топлива. Ими являются термоэлектрические материалы, которые могут использоваться, в том числе создания устройств охлаждения, снижающих потребление энергии в быту и промышленности.
«Теллурид свинца применяется на газопроводах на Ямале, чтобы обеспечить работу различных датчиков. Провести линии электропередачи туда невозможно, а за дизельными двигателями нужно постоянно следить. Поэтому от газопровода отводят небольшие трубки, в которых горит газ. С помощью термоэлектрического материала тепло от горящего газа преобразуется в электроэнергию, которой достаточно, чтобы работали датчики», – поделился первый автор работы Илья Чепкасов и старший научный сотрудник Проектного центра по энергопереходу в Сколтехе.
Выяснилось, что у материала есть и недостатки. Он разрушается при контакте с материалами, которые имеют другой коэффициент теплого расширения.
«Мы изучили причину такого поведения и обнаружили, что в результате допирования n-типа на разрыхляющей орбитали появляется лишний электрон. Из-за этого материал становится более пластичным. А при допировании p-типа наоборот – связь становится более жёсткой, а материал более хрупким», – продолжил Чепкасов.
Новые результаты помогут подобрать такую модифицированную добавку для материала, которая позволит улучшить механические свойства теллурида свинца и увеличить долговечность термоэлектрического генератора.
