Priemyselná výroba je sprevádzaná uvoľňovaním značného množstva tepelnej energie, ktorá sa vo väčšine prípadov nenávratne stratí a rozptýli sa do okolitého prostredia. V súčasnosti sa čoraz viac pozornosti venuje vývoju technológií zameraných na využitie odpadového tepla.
Nový prístup k vývoju termoelektrických materiálov, ktoré môžu byť potenciálne použité na premenu priemyselného tepla na elektrickú energiu, navrhli výskumníci z Ruskej národnej univerzity vedy a techniky MISIS.
Výsledky novej štúdie boli zverejnené v r Journal of the European Ceramic Society.
Priemyselná výroba je sprevádzaná uvoľňovaním značného množstva tepelnej energie, ktorá sa vo väčšine prípadov nenávratne stratí a rozptýli sa do okolitého prostredia. V súčasnosti sa čoraz viac pozornosti venuje vývoju technológií zameraných na využitie odpadového tepla. Tieto technológie nielen zlepšujú energetickú efektívnosť výrobných procesov, ale tiež výrazne znižujú ich vplyv na životné prostredie.
Sľubným riešením tejto výzvy je podľa vedcov MISIS použitie termoelektrických materiálov. Tieto materiály majú jedinečnú schopnosť premieňať tepelnú energiu priamo na elektrickú energiu.
Výskumníci z ruskej Don State Technical University (DSTU) vyvinuli betónovú zmes obsahujúcu biouhlie vyrobené z kávovej usadeniny v spolupráci s medzinárodným tímom vedcov.20.11.2024
Vedci z MISIS vyvinuli nový materiál, ktorý podľa nich vykazuje zlepšené termoelektrické vlastnosti pri vysokých teplotách v porovnaní s existujúcimi analógmi.
Toto zlepšenie je dosiahnuté prostredníctvom optimálnej pórovitosti (10-22 percent), ktorá ovplyvňuje tepelnú aj elektrickú vodivosť. Základom materiálu je perovskit manganitan vápenatý s prídavkom marokitu, minerálu bohatého na mangán.
„Náš prístup je nielen cenovo výhodnejší a šetrnejší k životnému prostrediu, ale poskytuje aj ďalšie nástroje na presnú kontrolu štruktúry a zloženia materiálov, čo umožňuje cielené zlepšovanie ich vlastností,“ povedal vedúci projektu a popredný odborník z Výskumného centra inžinierstva. Keramické nanomateriály (RC ECN) v NUST MISIS, Sergey Yudin.
Vedci sa domnievajú, že tento vývoj by sa dal aplikovať na termoelektrické generátory, ktoré by teoreticky dokázali premeniť až 20 % strateného tepla na elektrinu. To by mohlo potenciálne zvýšiť energetickú účinnosť priemyselných procesov a znížiť uhlíkovú stopu.
Metóda je ľahko škálovateľná a mohla by byť aplikovaná v krajinách s rozvinutým priemyslom, ako sú USA, Čína, India alebo krajiny EÚ. Podľa autorov štúdie by to pomohlo zlepšiť globálnu energetickú účinnosť a znížiť emisie uhlíka.
Podľa vedcov existujú aj iné spôsoby syntézy, ako je pyrolýza alebo syntéza v tuhom stave, ktoré si však vyžadujú značné časové a energetické zdroje.
„Rozdiel od analógov spočíva v dosiahnutí rekordnej účinnosti pri premene tepla na elektrickú energiu vďaka jedinečnej kombinácii pórovitosti, fázového zloženia a štrukturálnej uniformity. Metóda navyše vylučuje predĺžené vysokoteplotné vypaľovanie používané v tradičných prístupoch, vďaka čomu je energeticky náročnejšia. efektívne a ľahšie škálovateľné,“ komentovala výskumná spolupracovníčka Výskumného centra Zhanna Ermeková.
V budúcnosti sa vedci plánujú zamerať na hľadanie optimálnych prísad a určenie ich správnych koncentrácií, ako aj na štúdium ich vplyvu na termoelektrické vlastnosti materiálu. Získané údaje umožnia vývoj efektívnejších a stabilnejších termoelektrických kompozitov pre vysokoteplotné aplikácie.
Práca bola vykonaná s podporou Ruskej vedeckej nadácie (grant č. 22-79-10278).
Zdroj sputnik, preložené cez google
