Новый материал нетоксичен и может использоваться при температурах между 500 градусами и 600 градусов Цельсия или приблизительно 1 000 градусов Farenheit. Исследование описано в работе, опубликованной на этой неделе на Слушаниях Национальной академии наук.
Термоэлектрические материалы вырабатывают электроэнергию, эксплуатируя поток теплового тока от более теплой области до более прохладной области и в настоящее время используются и в подводных и в космических заявлениях. Широко распространенному принятию этой формы экологически чистой энергии препятствовала, однако, относительно низкая эффективность доступных материалов; то есть, они преобразовывают тепло в электричество под относительно низкий процент, который определен показателем качества или ZT.Зинтл приходит к соглашению – класс материалов, названных в честь немецкого химика Эдуарда Цинтля, который развивался, идея соединения металла/неметалла – считаются потенциальными кандидатами на термоэлектрические материалы.Но основанные на висмуте комплексы Зинтла не были широко изучены, сказал Чжифэн Жэнь, профессор Стула МД Андерсона физики в Университете Хьюстона и ведущем авторе на бумаге.
Материалы Зинтла в целом часто пропускаются как потенциальные термоэлектрические материалы, потому что они обычно эффективно не преобразовывают тепло в электричество, сказал Жэнь.Исследователи сообщили, что у нового материала – описанный 1-xCaxMg2Bi2 формулой (Eu0.5Yb0.5) – был показатель качества 1,3 в 873 Келвине (600 градусов Цельсия), выше, чем зарегистрированный для основанных на сурьме комплексов Зинтла.Это переводит к эффективности приблизительно 10 процентов, сказал Жэнь, который также является научным руководителем в Центре Техаса Сверхпроводимости в ММ.
Главная эффективность для текущих единственных термоэлектрических материалов составляет приблизительно 12 процентов.«Эта новая основанная на висмуте фаза Zintl с высокими термоэлектрическими свойствами могла быть хорошим термоэлектрическим материальным кандидатом в будущем», написали исследователи.В газете они описывают использование группы техническое и много колебание области напряжения, чтобы увеличить показатель качества для материала. «Эта стоимость ZT является самой высокой, когда-либо сообщал в находящейся в CaAl2Si2 структуре, особенно по сравнению с самыми популярными Основанными на сб комплексами Зинтла», написали они. «Мы подтверждаем, что химический беспорядок не имеет никакого эффекта на валентную зону, но действительно затрагивает зону проводимости, приводящую к хорошему p-типу свойства TE».
В дополнение к Жэню среди авторов на бумаге Чинг-Ву «Пол» Чу, руководитель исследовательских работ в Центре Техаса Сверхпроводимости в ММ; Цзимин Бао, адъюнкт-профессор электротехники и вычислительной техники в ММ; Чжуань Чжу и Цзин Шуай, аспиранты в ММ; Цзыхан Лю, Хойюань Гэн и Цзехэ Суй из Харбинского политехнического университета в Китае; Чао Ван из Университета Электрической Науки и техники в Китае и Юйчэн Ланя из государственного университета Моргана.