北海道大学设计夹层结构提升电子扩散能力 热电转化效率翻番

核心提示:据外媒报道,日本北海道大学的研究人员与其他日本、中国台湾地区的研究人员开展研究合作,大幅收窄电子移动的扩散能力,从而使该材料废热发电的转化率(热电转换率)翻了两倍多。科研人员一直在探索新方式,将电子限定在窄隙内,从而提升热电转化率。2007 年,研发人员打造了一种人工超晶格结构,超薄导电层位于两个厚绝缘层之间,类似于三明治结构。研究人员预计,该结构可使热电转换率的性能大幅提升。

盖世汽车讯 据外媒报道,日本北海道大学(Hokkaido University)的研究人员与其他日本、中国台湾地区的研究人员开展研究合作,大幅收窄电子移动的扩散能力,从而使该材料废热发电的转化率(热电转换率)翻了两倍多。

石油燃油的能量损耗通常在 60% 以上,为解决该问题,可利用热电能量转换(温差电能量转换技术,thermoelectric energy conversion)将废热转化为电能。然而,提升热电转换率的难度不小。

当存在温差时,热电材料可将热能转化为电能,即所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。科研人员一直在探索新方式,将电子限定在窄隙(narrow space)内,从而提升热电转化率。

2007 年,研发人员打造了一种人工超晶格(artificial superlattice)结构,超薄导电层位于两个厚绝缘层之间,类似于三明治结构。研究人员预计,该结构可使热电转换率的性能大幅提升。电子的德布罗意物质波波长较长,这意味着电子扩散能力越强。若该类电子被限制在狭窄的导电层内,就能提升热电转化率。然而,该理论尚未获得实验的论证。

该研究团队由日本北海道大学的 Hiromichi Ohta 牵头,他设计了一款超晶格结构,相较于之前的试验,其将电子的扩散率提升了 30%,这意味着所需的电压较高,热电转化率翻了一倍多。(本文图片选自 greencarcongress.com)

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