Phát hiện vật liệu mới sản xuất năng lượng sạch

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Houston, Hoa Kỳ đã tạo ra loại vật liệu nhiệt điện mới gọi là stannide magiê pha tạp germani dùng để sản xuất điện từ nhiệt thải như nhiệt thải từ ống bô xe hoặc ống khói công nghiệp với hiệu quả và công suất đầu ra cao hơn so với các vật liệu hiện có.

Zhifeng Ren, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: Vật liệu mới là hợp chất hóa học Mg2Sn0,75Ge0,25. Vấn đề cốt lõi là phải tìm kiếm các vật liệu có hệ số công suất hoặc mật độ công suất đầu ra cao, ngoài việc chú ý đến hệ số chất lượng cao hoặc hiệu suất thường được gọi là ZT.

Vật liệu nhiệt điện sản xuất điện bằng cách khai thác dòng điện từ khu vực nóng đến khu vực mát hơn. Trong stannide magiê pha tạp germani, dòng điện được tải bởi các điện tử.

Các nhà nghiên cứu cho rằng việc tập trung vào ZT cao là trọng tâm của toàn bộ cộng đồng khoa học vật liệu nhiệt điện. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng thực tế, hiệu suất không chỉ là vấn đề đáng lo ngại mà mật độ công suất đầu ra cao cũng quan trọng như hiệu suất khi công suất của nguồn nhiệt lớn (như nhiệt mặt trời) hoặc chi phí của nguồn nhiệt không phải là yếu tố lớn (như nhiệt thải từ ô tô, ngành công nghiệp thép...).

Vật liệu mới đạt hệ số chất lượng khá chuẩn ở mức 1,4, nhưng hệ số công suất cực đại là 55. Theo dữ liệu của Cơ quan khảo sát địa chất Hoa Kỳ, điều đó kết hợp với chi phí nguyên liệu khoảng 190 USD/kg khiến cho vật liệu trở nên khả thi thương mại. Một số vật liệu cạnh tranh khác có hệ số công suất thấp và giá thành nguyên liệu đắt hơn.

Vật liệu nhiệt điện của trường Đại học Houston có thể phục vụ cho các ứng dụng nhiệt thải và chuyển đổi năng lượng mặt trời ở mức 300oC. Các ứng dụng thông thường như cho hệ thống ống xả ô tô để chuyển đổi nhiệt thành điện cấp cho hệ thống điện của ô tô hoặc cho nhà máy xi măng để thu nhiệt thải từ ống khói cấp cho hệ thống hoạt động của nhà máy. 

Theo Physorg