«Вечная» батарейка: в РФ разработали уникальный термоэлектрический элемент

Фото: НИТУ «МИСиС»

В НИТУ «МИСиС» синтезировали материал для термоэлектрических генераторов космических аппаратов.

Информационное агентство «РИА Новости» сообщает, что сотрудники Центра энергоэффективности Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработали уникальный материал, способный напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую. Статья с результатами работы уже опубликована на официальном сайте международного издания о мировых достижениях в химии Journal of Materials Chemistry A, где проект прозвали «вечной батарейкой».

По словам разработчиков, современные технологии, использующие эффект преобразования тепловой энергии в электрическую, далеки от совершенства. Однако термоэлектрические материалы активно используются в энергетике и космической промышленности. Полученные в НИТУ «МИСиС» элементы отличаются тем, что они сочетают в себе два вида атомов: жестко закрепленные в узлах кристаллической решетки (для обеспечения высокой электроповодности) и свободно колеблющиеся (для снижения теплопроводности). Такого идеального сочетания, обеспечивающий максимальный эффект преобразования энергии, удалось достигнуть за счет создания интерметаллидов, кристаллическая структура которых содержит пустоты. Ученые синтезировали материал, способный заполнять «гостевыми» атомами свою структуру, не нарушая кристаллическую решетку.

«Нам удалось решить проблему за счет использования индия в качестве заполнителя и подбора исходного соотношения металлов, которое позволило синтезировать нужный термоэлектрический состав в открытом реакторе. Благодаря такому подходу мы смогли провести синтез в открытом реакторе всего за две минуты с последующим отжигом получившегося образца в течение пяти часов. Сочетание используемого материала и особенностей синтеза ускорило процесс создания в несколько десятков раз, что также сказывается и на стоимости получения таких материалов. При этом достигнутые значения термоэлектрической эффективности ZT = 1,5 стали рекордными для скуттерудитов с одним видом «гостевых» атомов», – рассказал член научной группы, сотрудник Центра энергоэффективности НИТУ «МИСиС» Андрей Воронин.