Около одной шестой всей энергии, используемой промышленностью в Великобритании, в настоящее время уходит в качестве отработанного тепла, выбрасываемого в атмосферу. Использование этого для производства электричества могло бы стать огромным шагом вперед в помощи промышленности в сокращении счетов за электроэнергию и сокращении выбросов углекислого газа.
Термоэлектрические материалы превращают разницу температур в электроэнергию или наоборот. Они используются в холодильниках, электростанциях и даже в некоторых умных часах, которые работают от тепла тела.
Предыдущие исследования показали, что материал под названием селенид олова (SnSe), соединение, состоящее из олова (Sn) и селена (Se), имеет высокий потенциал в качестве термоэлектрического материала. Проблема в том, что методы, используемые для его производства, требуют много энергии и, следовательно, дороги.
Вот где проявляется работа исследователей из Суонси. Разработанный ими метод потенциально очень дешев для промышленности, поскольку он позволяет быстро и легко производить термоэлектрические генераторы SnSe в больших количествах.
Команда разработала селенид олова в виде чернил, которые они могли распечатать, чтобы проверить его свойства. Следующим шагом была разработка технологии 3D-печати для создания небольшого термоэлектрического генератора, сделанного из чернил.
Эксперименты команды показали, что материал дал рекордные оценки эффективности в работе, которая измеряется «Показателем качества» (ZT).
Подразделение команды Суонси достигло значения ZT (показатель эффективности термоэлектрических генераторов) до 1.7
Предыдущий лучший результат ZT для термоэлектрического материала с печатью составлял 1.0
Это означает, что эффективность преобразования тепла в электричество для элемента команды Суонси составляет около 9.5%, по сравнению с 4.5% за предыдущий рекорд
Этот прорыв может принести особую пользу отраслям, в производственном процессе которых используются высокие температуры. Одним из примеров является сталеплавильное производство, которое выделяет огромное количество тепла и требует огромной электроэнергии. Таким образом, переработка тепла в электроэнергию может значительно повысить энергоэффективность.
Tata Steel должна поддержать доктора философии в команде для изучения промышленного применения технологии.
Исследовательская группа из SPECIFIC Innovation and Knowledge Center, проекта под руководством Университета Суонси, который разрабатывает технологии для сокращения выбросов углерода и демонстрирует, как их можно применять в зданиях и промышленности.
Доктор Мэтт Карни из Университета Суонси, который был ведущим исследователем этой работы, сказал:
«Превращение отработанного тепла в электроэнергию может значительно повысить энергоэффективность, сократить счета и сократить выбросы углерода.
Наши результаты показывают, что термоэлектрические материалы с печатью с использованием селенида олова – очень многообещающий путь вперед.
Разработанное нами устройство является лучшим термоэлектрическим материалом с печатью из зарегистрированных на сегодняшний день, с коэффициентом полезного действия, улучшенным более чем на 50% по сравнению с предыдущим рекордом.
Также дешево производить оптом по сравнению с общепринятыми методами производства.
Требуется дополнительная работа, но уже наша работа показывает, что этот метод, сочетающий эффективность и экономичность, может быть очень привлекательным для энергоемких производств."