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科学家发现锡的集热机理

科学家发现锡的集热机理 ITA国际锡协
2021-01-25
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导读:热电材料是减少发电过程中因热量而损失能量的关键。

热电材料是减少发电过程中因热量而损失能量的关键。在美国,据估计,60%的能源因废热而损失给环境。仅仅避免一小部分浪费就可能会对环境和经济产生重大影响。锡化合物已经因为其显著的集热性能成为焦点。


早在2014年,美国西北大学(NWU)的科学家就发现了硒化锡将废热转化为电的潜力。由于这种材料是一个非常差的热导体,可以保持整个材料的温度梯度,产生电流流动和电。该属性被测量为"热电优值"(ZT),这种材料达到2.6,使其在理论上成为"世界上最高效的热电材料"。


最近,一个由多所大学的科学家组成的研究小组发现了为什么硒化锡及硫化锡是将热能转化为电能的良好材料。该小组使用橡树岭国家实验室的先进设备发现,当硫化锡被加热时,其结构开始变得"松软",从而捕获更多的热量进行能量转换。这些研究为设计更高效的锡集热材料提供了新途径。


要在这些研究上取得更多成果,还需要做许多工作。其他科学家还未能在硒化锡上重现与2014年NWU相同的热电优值。硒化锡还有其他技术问题需要解决,如电荷载体密度低(1017 cm-3),以及在某些应用场景下材料过于脆。


热电材料已用于小众应用多年,例如在NASA旅行者号等航天器中用于发电。随着能源管理变得越来越重要,热电材料正在应用于越来越多的加热和冷却场景中。现有和潜在的用途包括热电偶发电厂、太阳能热能发电以及制冷等等。还可以利用发动机损失的热量为车辆的灯光或空调供电。


我们的观点:要用于更广泛的场景中,热电材料的效率必须继续提高。热电优值必须至少超过3。尽管面临这些技术挑战,热电材料的市场收入预计在2019-2024年达到8.9%的复合年均增长率为,其中消费电子产品是最有增长潜力的领域。锡基材料处于热电研究的前沿,这个市场可能是锡的又一个令人兴奋的用途。


【声明】内容源于网络
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ITA国际锡协
国际锡业协会始于1932年,是世界锡行业最重要且权威的行业组织。我们的足迹遍布于全球锡矿山勘探与开发、锡矿采选与冶炼、下游电子锡焊料、锡化工、马口铁应用等锡产业链各个领域。我们的核心目标是推动全球锡行业的健康、可持续发展 。
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