Na łamach Advanced Energy Materials pojawiły się wyniki badań naukowców z niemieckiego Towarzystwa Maxa Plancka, którzy przy współpracy z amerykańskimi ekspertami przyjrzeli się specyfice granic ziaren w materiałach termoelektrycznych. Okazało się w tych obszarach dochodzi do niepożądanej utraty przewodności elektrycznej, co nie pozostaje bez wpływu na ogólną wydajność materiałów.
Jak się dowiadujemy, wiele materiałów termoelektrycznych wykorzystuje złożone mikrostruktury. Nad takimi pracowali badacze. Na granicach ziaren, gdzie celowo dochodzi obniżenia przewodności cieplnej w termoelektryku, niestety również pojawia się niespodziewanie rezystancja elektryczna. Wobec tego wzbogacili te obszary o domieszki tytanu.
Czytaj też: Opracowano najwydajniejszy termoelektryczny materiał. Przekształca niepotrzebne ciepło w energię
Więcej energii z ciepła, ponieważ poprawiono jedną wadę w materiałach termoelektrycznych
Naukowcy działali na związkach (stopach) tzw. pół-Heuslera NbFeSb. Są to struktury typu MgAgAs krystalizujące w układzie regularnym ściennie centrowanym. Fazy Heuslera przyciągają uwagę świata z uwagi na ich właściwości fizyczne, które są warte wykorzystania z aplikacyjnego punktu widzenia. W omawianym przykładzie domieszkowania tytanem dokonano za pomocą skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej i tomografii z sondą atomową. Jak powiedział dr Suyuan Zhang, kierownik projektu i współautor korespondencyjny artykułu naukowego:
Dzięki domieszkowaniu stopu tytanem odkryliśmy, że granice ziaren stają się bogate w tytan i przestają być rezystywne. Dzięki temu możemy w pełni wykorzystać korzystne niskie przewodnictwo cieplne zapewniane przez małe ziarna.
Czytaj też: Badacze dokonali przełomu – opracowali tanie i przyjazne dla człowieka generatory termoelektryczne
Badacze uważają, że ich praca przyniesie kolejną istotną poprawę w technologii termoelektrycznej, które już teraz pełni ważną rolę w zrównoważonej gospodarce. Wykorzystywanie ciepła i przekształcanie go w energię elektryczną będzie skupiać coraz więcej uwagi. Mowa nie tylko o cieple odpadowym (np. powstałym podczas procesów przemysłowych), ale o ogólnym zarządzaniu termicznym w wielu sektorach.
