Специалисты Хьюстонского университета создали новый класс термоэлектрических соединений. Один из таких материалов преобразует тепло в электричество с рекордной эффективностью.

Термоэлектрические материалы привлекают повышенное внимание исследователей, потому что могут стать источником «чистой» энергии, преобразуя в нее сбросное тепло электростанций или двигателей, пишет Phys.org. Однако среди множества многообещающих термоэлектрических материалов лишь единицы отвечают требованиям, предъявляемым к коммерческому продукту.

Открытие американских ученых интересно именно тем, что позволяет говорить об экономически выгодной технологии. Их соединение состоит из тантала, железа и сурьмы и обладает производительностью в 11,4%. Это значит, что материал вырабатывает 11,4 ватта электричества на каждые 100 ватт тепла, которые потребляет.

Порог практической пользы пролегает примерно на уровне 10%, говорят ученые. Теоретические расчеты показывают, что КПД соединения можно поднять до 14%.

Всего команда рассчитала шесть ранее неизвестных соединений и успешно синтезировала одно, которое продемонстрировало рекордную производительность без использования дорогостоящих веществ.

Правда, процесс производства оказался не из легких, поскольку у входящих в соединение веществ очень разные свойства. К примеру, у тантала точка плавления выше 3000 градусов Цельсия, тогда как у сурьмы — 630 С. Тантал жесткий, а сурьма относительно мягкая, что усложняет дуговую плавку — распространенный метод соединения материалов. Ученые в итоге обратились к другим процессам — шаровой мельнице и горячему прессованию.

Все теоретические расчеты ученые производили с опорой на вычислительные методы. Они подчеркивают, что только благодаря этому смогли добиться таких результатов.