据国外媒体报道,当夏天来临时,方向盘会变得很热,很难操作,但是新的热电材料可以解决这个问题。由于缺乏能在室温下保持高效率、价格低廉的材料,阻碍了直接将电能转化为热能的热电设备的推广,实现了制冷和供热功能,新型热电材料美国大学研发,低成本,可为夏季汽车零部件降温。
(图片来源:休斯敦大学官网)
然而,现在休斯顿大学和麻省理工学院的研究人员报告说,他们发现了一种新的材料,这种材料在室温下工作效率高,只需要少量昂贵的碲(碲现在已经有了)。最先进材料的主要组成部分。研究人员说,这种材料有助于防止电子设备、车辆和其他部件过热。另外,这种材料很便宜,但是它的性能和传统材料一样好,而且更昂贵。未来,研究人员将努力缩小这种材料与传统材料(碲铋合金)之间的微小性能差距。
热电材料的工作原理是热电制冷模块根据珀耳帖效应工作,描述了两种不同导体在不同电流方向的接头处的吸热和放热现象。
此外,热电材料还可用于将发电厂、汽车排气管和其他来源的废热转化为电能。据报道,许多新材料用于此类应用,这需要材料在更高温度下工作。
由于热电制冷模块必须在较低的温度环境下工作,在这样的环境下,热电制冷模块的热电转换系数zt相对较低(取决于温度),因此热电制冷模块的热电转换系数挑战。ZT值是衡量热电材料工作效率的指标。ZT值越高越好。
尽管存在挑战,但至少到目前为止,这种热电冷却模块具有巨大的商业潜力,部分原因是它们可以在较低的温度下长期工作,热电发电会因高温(氧化和热不稳定性)而变得复杂。
热电制冷市场正在增长。据研究人员称,2018年热电组件的全球市场价值约为6亿美元,预计到2027年将达到17亿美元。
铋碲合金被认为是几十年来最好的热冷却材料,但研究人员说,碲的高成本限制了它的广泛应用。尽管碲的成本最近有所下降,但它仍然在每公斤50美元左右。相比之下,研究人员开发的新材料的主要成分是镁,每公斤大约6美元。
研究人员说,这种由镁和铋制成的新材料是以负电荷(n型)的形式产生的,类似于传统的碲铋材料的效率。此外,该材料的成本较低,这可能会扩大用于冷却应用的热电模块。
为了利用这种新材料制作热电模块,研究人员将其与传统的Bi-Te合金中的正电荷载流子相结合,因此大多数模块中只需要一半的碲。由于材料成本约为设备成本的三分之一,可以节省大量成本。此外,新材料比大多数纳米结构材料具有更好的电接触性能。