Kaikki iLive-sisältö tarkistetaan lääketieteellisesti tai se tarkistetaan tosiasiallisen tarkkuuden varmistamiseksi.
Meillä on tiukat hankintaohjeet ja vain linkki hyvämaineisiin mediasivustoihin, akateemisiin tutkimuslaitoksiin ja mahdollisuuksien mukaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin. Huomaa, että suluissa ([1], [2] jne.) Olevat numerot ovat napsautettavia linkkejä näihin tutkimuksiin.
Jos sinusta tuntuu, että jokin sisältö on virheellinen, vanhentunut tai muuten kyseenalainen, valitse se ja paina Ctrl + Enter.
Tehokkain lämpösähkö on luotu
Viimeksi tarkistettu: 01.07.2025
Northwesternin yliopiston kemistit ovat kehittäneet ainutlaatuisen termoelektrisen materiaalin, joka muuntaa lämmön sähköksi.
Se on laatuaan paras materiaali – sen hyötysuhde on kaksi kertaa korkeampi kuin kaikkien aiemmin tunnettujen vastaavien materiaalien. Tämä löytö voi olla erittäin tärkeä maailman teollisuuden kehitykselle, jos otamme huomioon, että kaksi kolmasosaa ihmisten tarpeisiin tuotetusta energiasta menee hukkaan lämpönä. Tutkijoiden työn tulokset on julkaistu Nature-lehdessä.
Artikkelin mukaan uusi materiaali koostuu lyijytelluridin ja strontiumtelluridin rakeista sekä pienestä määrästä natriumia. Tämä ympäristöystävällinen materiaali voi muuntaa 15–20 prosenttia energiantuotannossa syntyvästä lämmöstä hyödylliseksi sähköksi.
Uutta materiaalia voidaan käyttää autoteollisuudessa ja raskaassa teollisuudessa (esimerkiksi lasin, tiilien, öljynjalostamojen sekä hiili- ja kaasuvoimalaitosten tuotannossa). Lisäksi tehokasta termoelektristä materiaalia voidaan käyttää suurissa laivoissa ja tankkereissa, joissa suuret polttomoottorit ovat jatkuvasti käynnissä.
”Termoelektrinen järjestelmämme on maailman tehokkain missä tahansa lämpötilassa”, sanoo Mercury Kanatzidis, projektin johtaja ja Nature-lehden artikkelin pääkirjoittaja. ”Tämä materiaali voi muuntaa lämpöä sähköksi tehokkaammin kuin mikään muu.” ”Meiltä kysytään usein, miten energian säilymisen ongelma ratkaistaan”, lisää Kanatzidisin kollega Vinayak Dravid. ”Mutta yleismaailmallista ratkaisua ei ole; ratkaisun on oltava kattava. Termoelektriset aineet eivät voi ratkaista kaikkia energiaongelmia, mutta ne ovat tärkeä osa kokonaisvaltaista lähestymistapaa.”
Termoelektriset aineet ovat aineita, jotka pystyvät tuottamaan sähköä eri lämpötiloissa materiaalin eri vyöhykkeillä. Tällaisen muunnoksen hyötysuhde määräytyy kahden keskenään pitkälti ristiriitaisen vaatimuksen perusteella. Tehokkaan termoelektrisen aineen on johdettava sähköä mahdollisimman hyvin ja lämpöä mahdollisimman huonosti.
Hyvin alhaisen resistanssin omaava aine ei ole tehokas termoelektrinen materiaali, jos se johtaa lämpöä hyvin. Saavuttaakseen alhaisen lämmönjohtavuuden ja korkean sähkönjohtavuuden tutkijat muokkasivat materiaalin rakennetta.
Asiantuntijat ottivat pohjaksi klassisen termoelektrisen materiaalin, lyijytelluridin (PbTe), ja lisäsivät siihen strontiumtelluridin nanokiteiden sulkeumia. Ne häiritsivät materiaalin järjestäytynyttä rakennetta, mutta eivät vaikuttaneet sen sähkönjohtavuuteen ja siten myös lämmönjohtavuuteen.
Tulos miellytti tiedemiehiä ja saattaa pian miellyttää myös autonvalmistajia, öljynjalostamoja ja muita teollisuuslaitoksia, joissa uusi materiaali voi auttaa vähentämään energiakustannuksia.