Nové termoelektrické materiály menia stratené teplo na využiteľnú elektrinu

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Pevné moduly dosiahli historicky najvyššiu konverznú účinnosť na úrovni 15 %.

• Flexibilný film vyrába prúd pri teplotnom rozdiele iba 1,5 °C.

• Elastická termoelektrická guma zvládne natiahnutie až o 850 % dĺžky.

Každý priemyselný proces a každý elektronický prístroj produkuje odpadové teplo, ktoré uniká do okolia. Priama premena tohto tepla späť na elektrickú energiu bola dlhé roky brzdená nízkou efektivitou materiálov. Výskumy z roku 2026 však priniesli v tejto oblasti niekoľko prelomových objavov.

Termoelektrické generátory vyrábajú elektrický prúd na základe rozdielu teplôt medzi dvoma stranami materiálu. Výskumníci z Pensylvánskej štátnej univerzity predstavili nový dizajn modulu, ktorý posunul konverznú účinnosť až na 15 %. Táto hodnota predstavuje doposiaľ najvyšší zaznamenaný výsledok pre podobné technológie.

V Austrálii zas vedci vytvorili nový materiál pridaním mangánu do zliatiny striebra, medi a telúru. Ich prototyp dokáže premeniť teplo na elektrinu s efektivitou presahujúcou 13 %. Tieto kryštalické zliatiny nachádzajú uplatnenie najmä v ťažkom priemysle alebo pri rekuperácii tepla z motorov.

Okrem pevných modulov nastal radikálny posun aj pri vývoji ohybných materiálov pre nositeľnú elektroniku. Kórejský tím z inštitútu UNIST vyvinul tenký a flexibilný termoelektrický film. Tento materiál dokáže spustiť produkciu prúdu už pri teplotnom rozdiele 1,5 °C medzi pokožkou a vzduchom.

Ďalší zásadný krok urobili vedci z Pekinskej univerzity, ktorí syntetizovali takzvanú termoelektrickú gumu. Polymér obsahuje vodivú sieť nanovlákien, ktorá mu dodáva jedinečné mechanické vlastnosti. Guma sa dokáže natiahnuť o 850 % a následne získať späť 90 % svojho pôvodného tvaru.

Materiál si aj pri takejto deformácii zachováva stabilné elektrické vlastnosti. Jeho termoelektrická účinnosť dosahuje pri izbovej teplote hodnotu 0,49. Tieto flexibilné formy zjednodušujú napájanie malých zariadení bez nutnosti použitia tradičných chemických batérií.

Všetky tieto inovácie pracujú na znižovaní tepelnej vodivosti materiálu pri zachovaní voľného pohybu elektrónov. Generátory nemajú žiadne pohyblivé súčiastky, čo zabezpečuje ich tichú a dlhodobo bezúdržbovú prevádzku. Schopnosť recyklovať teplo zníži energetickú náročnosť tovární a predĺži výdrž senzorov v zdravotníctve.

Kým pevné anorganické zliatiny poputujú do parných elektrární, ohybné polyméry zmenia dizajn smart oblečenia. Zariadenia, ktoré nosíme priamo na tele, budú permanentne dobíjané výlučne našou telesnou teplotou. Technológia zberu energie zo strateného tepla tak prechádza z laboratórneho prostredia do komerčných aplikácií.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Premena strateného tepla na elektrinu priamo znižuje spotrebu energie v priemysle aj v osobnej elektronike.

Zdroj: interestingengineering.com foto: ChatGPT