东方时讯网处于快速发展的热电发电领域前沿的科学家们发现，以锑、铅、铜、锡和铋为基础的金属和准金属化合物具有帮助开发更有效的能量回收材料和设备的潜力——这是一个关键领域在全球科学界寻求减少温室气体排放的方法时，这是非常必要的。
由香港城市大学材料科学与工程系的LawrenceWu教授领导的一个研究小组发表了一篇综述，审查了最近的研究，这些研究试图发现更有效的热电材料。
该评论于10月21日发表在NanoResearchEnergy上。
研究小组审查中包含的研究特别侧重于用不同金属化合物(称为硫属化物)进行替代实验的研究，硫属化物在可再生能源领域很常见，在光伏电池、电池、传感器和燃料电池等应用中都有发现。一些。这些化合物的共同点是它们都倾向于在两种或多种能量形式中起催化剂的作用。
尽管热电材料自1800年代后期就已存在，但直到20世纪中叶科学界开始探索太空并需要利用其将热能作为电流回收的能力的想法才得到更深入的研究。长期为卫星和其他航天器供电的方法。
该评论指出，人类活动消耗的能源中约有90%是由热过程产生的，并最终以热量的形式消散，这说明了开发更好的方法来捕获工厂、发电厂、车辆甚至建筑外部的废热所固有的巨大机会在炎热的气候中。
“能源生产可能是未来几年最重要的科学挑战。化石燃料对环境的不利影响正在推动研究探索替代能源，”吴说。“研究表明，可再生能源可以提供一种有前途的策略来遏制这一问题，其中热电技术非常重要。”
吴和他的团队研究了热电材料开发中一种称为等价取代的技术，该技术是指当杂质原子与主体原子具有相同的价数时，用杂质原子取代主体原子的机制。
“这项技术开辟了一种新方法，可以在这些新型材料中实现更高的电荷密度和电子迁移率，”吴说。“我们的目标是尽可能多地以电荷的形式重新获得能量，而这些热电材料——尤其是我们基于铋和铈元素研究过的材料——符合这一要求。”
其他以铅、镓、铜、锗和锡为基础的金属硫属化物表现出相互竞争的性能特征，具体取决于温度、压力和等价取代的类型。铋-碲和铋-锑-碲化合物是该团队在审查的研究中发现的顶级热电材料。
“总之，等价取代系统是一种有效的掺杂技术，可以提高热电材料的性能，”吴说。
“这告诉我们，在开发材料方面仍有很大的潜力未开发，这些材料将提高电动汽车的效率和续航里程，帮助政府和行业减少化石燃料的使用，甚至为未来人类的可持续发展铺平道路。“在月球和火星上的殖民地，将需要太阳能的能源生产和储存替代品。我们计划继续监测热电发电领域的新发展。”