得益于休斯敦大学物理系和德州中心的最新研究,废热回收方面已取得了潜在的突破-可能使车辆行驶里程增加5%左右,并将发电厂和工业加工性能提高多达10%。用于超导。
那里的研究人员发现了一种无毒替代品,该替代品用于基于含铅碲化物的热电设备中的铅。这种设备虽然具有出色的热电性能,但由于铅的使用会带来严重的健康问题,因此无法在商业规模上使用。无毒替代品-掺有化学元素铟的碲化锡-与含铅的碲化物几乎一样有效。
任志峰(左)和张谦(图片来源:休斯顿大学
碲化物已经进行了多年研究,但早期的研究却步履蹒跚,因为含铅碲化物尽管具有很强的热电特性,但由于与铅有关的健康风险而无法在商业上使用。这引发了人们对类似但更安全的化合物的需求。
“没有铅,将其商业化的机会就更大了,” UH物理学博士安德森(Anderson)博士,新罕布什尔大学物理学教授,新研究论文的主要作者说。
休斯敦大学的新闻稿解释了这项新研究的重要性:
研究表明,这种设备具有潜力,可以收集车辆尾气,工业烟囱,发电厂和其他来源的废热,并将其转化为电能以提高生产率。这项工作继续了他对纳米结构热电和热电能量转换的长期研究。
任组研究小组的负责人张Zhang说,她最终决定添加另一种称为掺杂剂的元素,以改变碲化锡的电性能。在这种情况下,她添加了铟以增强其导电性能。在一个示例中,该设备可以从汽车的排气管中收集热量,并将其转化为汽车的电子设备供电,从而使汽车的行驶里程增加约5%。
任志强指出:“每天甚至只有1%,这将是巨大的。”尤其是当您考虑目前全球实际消耗的原油量时。
任志强说:“根据美国能源情报署的数据,美国和中国这两个世界上能源消耗最大的国家,2012年每天分别消耗1860万桶和1030万桶原油。”“其他国家的能源消耗也在增长。埃克森美孚公司在未来30年的年度能源预测中,预测到2040年全球能源需求将增长35%。”
考虑到这一点,即使效率得到适度的提高,其价值也很明显-降低了运营成本,并减少了温室气体排放。
“但是捕获汽车尾气并将其转化为电能只是该过程如何使用的一个例子。它也可以用于发电厂-任志强建议将燃煤发电厂和其他工业发电厂的转化率从40%提高到48%。任说,在某些情况下,效率提高可能达到10%。”
这项新研究刚刚发表在《美国国家科学院院刊》上。