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物理学家发现新型高效热电材料

时间：2021-09-28 14:24:59 来源：

透射电子显微镜图像显示了新发现的热电材料。小颗粒减少了热传导，使热电发电更加有效。

休斯顿大学的研究人员发现了一种新型高效热电材料，该材料结合了镁，银和少量镍。

休斯敦大学的物理学家发现了一种新型的热电材料，该材料在室温至300摄氏度（约573华氏度）的温度范围内具有高性能。

“这种新材料比传统的碲化铋更好，并且可以更有效地用于将余热转化为电能，” UH的MD安德森物理学教授，同时描述该论文的论文的主要作者任志峰说。发现，由Nano Energy在线发布。

任博士同时也是超大学德克萨斯州超导中心的首席研究员。他说，这项工作对于在约摄氏300度的温度下进行清洁能源研究和商业化具有重要意义。

自1950年代以来，碲化铋一直是标准的热电材料，主要用于冷却，尽管它也可以在温度高达250摄氏度（或482华氏度）的条件下用于发电，但效率有限。

对于这一发现，Ren和他的实验室的其他成员使用镁，银和锑的组合，利用热电原理从热能中发电。他们添加了少量的镍，之后Ren说该化合物的效果更好。

这项工作是与UH化学系和麻省理工学院的研究人员合作完成的。主要负责人是任淮实验室成员赵怀州和隋杰和，他的家乡是中国的哈尔滨工业大学。赵现在是中国科学院物理研究所的研究科学家。

任说，这种材料在高达300 C的温度下也能很好地工作。正在进行提高效率的工作。

从发电厂，工业烟囱甚至车辆排气管中收集热量并将其转化为电能的潜力是巨大的，这使得当前浪费的热量可以用来发电。任说，那里的温度范围从200摄氏度到1000摄氏度，直到现在，还没有一种热电材料能够在温度超过较低的热量水平时起作用。他说，大部分需求范围是250 C至300C。

Ren长期从事热电学和其他科学领域的研究。他的研究小组在2008年的《科学》杂志上发表了一篇文章，确定了通过改变处理方式，碲化铋的效率（技术术语是“优点”）可以提高20％。当时，任正非在波士顿学院任教。

去年夏天，他的实验室在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇论文，建立了碲化锡，并添加了铟作为可将废热转化为电能的化学元素。但是碲化锡在高于约300 C或约573 F的温度下效果最佳，因此继续寻找另一种在较低温度下起作用的材料非常重要。

Ren的研究小组并不是第一个研究这种新材料的人，该材料尚未命名，但在Nano Energy论文中被简称为基于MgAgSb的材料，并使用了用于创建它的元素的化学名称。该论文引用了M.J.Kirkham等；任说，这项工作等量地使用了镁，银和锑，但会导致杂质和不良的导电性能。

他说，他的实验室发现使用较少的银和锑，并分别混合元素（在球磨过程中首先添加镁和银，数小时后添加锑）消除了杂质，并显着改善了热电性能。

他说：“我们有很多不同的素质。”“更好，没有杂质，晶粒更小，并且热电性能更好。”

出版物：赵怀洲等，“基于MgAgSb的材料的高热电性能”，《纳米能源》，2014年； doi：10.1016 / j.nanoen.2014.04.012

图像：休斯顿大学

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