高温助力新型热电材料发电！

材料牛注：随着全球能源损耗的逐渐增加，开发出一种新能源材料显得十分重要，如今，美国的科研工作者们已经开发出了一种热电材料，这种材料可以将烟囱、发电厂等废弃热量转化成为电量，从而减少了能源的损耗和CO2的排放。

随着能源存储即将在全球发展中占据着重要地位，充分利用现有能源的材料方法逐渐显得越来越重要。如今，根据《美国科学院论文集》(Proceedings of the National Academy of Sciences)中的一篇文章所述，研究者们实现了从废弃的热量（例如工业烟囱，发电厂或者汽车排气管）到电力的能源转换。

研究者们通过使用一种由铌、钛、铁和锑组成的热电材料，在超过1373K（或者2000°F）的超高的热压温度下，成功地显著提高了功率输出密度。

研究者们在文章中说：“大量的工业能源输入都被作为废弃热量而损失，将这些废弃热量转化成为有用的电力，这可以使燃料消耗和CO2排放大大减少。”

热电材料利用从热场到冷场的热流来产生电力，转化效率是通过材料转化热量到电量的多少来衡量的。例如，如果材料吸收100瓦的热量而产生10瓦的电量，则这种材料的转化效率就是10%。

休斯顿大学(UH)的物理学教授和这篇文章的第一作者Zhifeng Ren说，这种转化效率的衡量方法是传统的考虑热电材料的方法。拥有相对高的转化效率并不会保证高的电量的输出，这决定于由材料产生的电量而不是转化效率。

休斯顿大学(UH)德州超导中心的主要研究者Ren说，因为废弃的热量是一种十分丰富、免费的燃料来源，转化效率比起产生的总电量来说就显得没那么重要了，在过去，那一直没有受到重视。

除了来自休斯顿大学(UH)之外，还有来自于麻省理工学院(MIT)、摩根州立大学和波士顿大学的研究者们也在从事这一研究，他们用钛取代了4-5%的铌，从而调整了复合材料中铌、铁和锑元素的比例。在各种高温下进行研制这种新的复合材料，实验表明，非常高的温度例如1373K，通常导致材料具有高的功率因素。

Ren说：“对于大多数热电材料来说，功率因数为40是良好的，许多材料具有20-30的功率因数。”这种新材料具有在室温下106的功率因数，并且研究者们可以证明这种材料具有22瓦/cm2的输出功率密度，大大高于典型的具有5-6瓦/cm2的材料。

他说：“这种热电机理需要被重视，你不能只看效率，你必须看看功率因数和功率输出。”

原文链接：High temperatures power up novel thermoelectric material

文献链接：Achieving high power factor and output power density in p-type half-Heuslers Nb_1-xTi_xFeSb

本文由编辑部杨超提供素材，樊超编译，点我加入编辑部。

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