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無稀土熱電轉換器現在可行——研究
更新時間:2022-07-27 14:21   來源:日本北海道大學   瀏覽次數:57395 | 文字大小:

  日本北海道大學的研究人員合成了一種鋇鈷氧化物熱電轉換器,旨在將廢熱轉化為能源,而無需使用稀土

  在ACS Applied Materials&Interfaces雜志上發表的一篇論文中,科學家們表示,他們的新轉換器在極高溫度下可重現地穩定和高效。

  文章解釋說,熱電轉換是由塞貝克效應驅動的:當導電材料之間存在溫差時,就會產生電流。然而,熱電轉換的效率取決于稱為熱電品質因數ZT的數字。從歷史上看,氧化物基轉換器的ZT較低,但最近的研究表明許多候選者具有高ZT,但它們在高溫下的穩定性并沒有得到很好的證明。這兩個因素都導致這些轉換器的使用受到限制。

  然而,北海道研究人員指出,其中一種替代品是基于氧化物的熱電材料,但這些材料的主要缺點是缺乏證據證明它們在高溫下的穩定性。

  這就是首席研究員Hiromichi Ohta和他的團隊的用武之地。他們在層狀氧化鈷薄膜上工作了二十多年,他們試圖檢查這些薄膜的熱穩定性和化學穩定性,并測量它們在高溫下的ZT值。他們測試了含有鈉、鈣、鍶或鋇的氧化鈷薄膜,分析了它們的結構、電阻率和熱導率。

  他們發現,在四種變體中,鈷鈷氧化物層狀薄膜在高達600°C的溫度下保持其結構完整性和電阻率的穩定性。相比之下,鈉鈷氧化物膜和鈣鈷氧化物膜僅在350°C之前穩定,而鍶鈷氧化物膜在高達450°C時穩定。鈷鈷氧化物薄膜的ZT隨溫度增加,在600°C時達到~0.55,與一些市售的熱電轉換器相當。

  “我們的研究表明,鋇鈷氧化物薄膜將成為高溫熱電轉換裝置的絕佳候選者,”Ohta在一份媒體聲明中說。





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