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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：60563 | 文字大小：大 中 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(fā)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(wěn)定性和化學穩(wěn)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(fā)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(wěn)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(wěn)定，而鍶鈷氧化物膜在高達450°C時穩(wěn)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，”O(jiān)hta在一份媒體聲明中說。