Zahvaljuju\u0107i novom materijalu, tehnologija koju koristi NASA-in rover na Marsu mogla bi se primjenjivati na Zemlji.<\/p>\n\n\n\n
Znanstvenici sveu\u010dili\u0161ta Northwestern University razvili su novi tip polikristalne strukture pro\u010di\u0161\u0107enog kositrenog selenida koji ima sva potrebna svojstva za prakti\u010dni materijal koji mo\u017ee konvertirati otpadnu toplinu u elektri\u010dnu energiju.<\/p>\n\n\n\n
Termoelektri\u010dni sustavi stvaraju elektri\u010dnu energiju kroz temperaturni gradijent. Zagrijavanje jedne strane posebnog materijala mo\u017ee uzrokovati da se elektroni po\u010dnu kretati s toplije strane na hladniju stranu, stvaraju\u0107i pritom elektri\u010dnu struju. Znanstvenici se nadaju da bi ta tehnologija mogla pomo\u0107i u recikliranju energije koja se ina\u010de tro\u0161i kao toplina u elektronici, elektranama, motorima, pa \u010dak i kod kuhanja.<\/p>\n\n\n\n
Jedan termoelektri\u010dni ure\u0111aj trenutno pokre\u0107e NASA-in rover Perseverance na Marsu koji pretvara toplinu u korisnu elektri\u010dnu energiju. Na Marsu je izvor topline radioaktivno raspadanje plutonija, a u\u010dinkovitost pretvorbe ure\u0111aja je 4-5%, \u0161to je dovoljno dobro za rad rovera, ali nije dovoljno dobro za primjenu na Zemlji.<\/p>\n\n\n\n
Da bi izvukli maksimum iz ove tehnologije, termoelektri\u010dnim materijalima je potrebno nekoliko klju\u010dnih svojstava. Moraju imati visoku elektri\u010dnu vodljivost, ali nisku toplinsku vodljivost, tako da elektroni mogu lako prolaziti dok toplina ostaje na jednoj strani. Moraju biti sposobni u\u010dinkovito proizvoditi elektri\u010dnu energiju iz temperaturnog gradijenta (poznat kao Seebeckov koeficijent), a u idealnom slu\u010daju trebali bi mo\u0107i podnijeti visoke temperature.<\/p>\n\n\n\n
Sva su ta svojstva me\u0111usobno odvagnuta i izra\u017eena ZT koeficijentom. Taj je broj prije vi\u0161e od desetlje\u0107a pao s 1, na 2,2 u 2012., a u posljednje vrijeme \u010dak 2,7, dok Northwestern University tvrdi da je postigao rekordni ZT od 3,1.<\/p>\n\n\n\n
Klju\u010d je bio materijal nazvan kositrov selenid, koji je tim prethodno doveo do ZT od 2,6 u svom monokristalnom obliku. Me\u0111utim, ovaj materijal je previ\u0161e krhak za masovnu proizvodnju, pa su ga istra\u017eiva\u010di odlu\u010dili napraviti u polikristalnom obliku, koji je ja\u010di i lak\u0161i za rezanje i oblikovanje po potrebi.<\/p>\n\n\n\n
Na\u017ealost, kada su po\u010deli eksperimentirati s ovim oblikom, otkrili su da materijal ima visoku toplinsku vodljivost, \u0161to smanjuje termoelektri\u010dni u\u010dinak. Bli\u017ei pregled otkrio je da je krivac tanki sloj oksidiranog kositra koji nastaje na povr\u0161ini. Kad su o\u010distili po\u010detne materijale i uklonili slojeve koji su nastali, uspjeli su pove\u0107ati polikristalni kositrov selenid na ZT od 3,1.<\/p>\n\n\n\n
“Ovo otvara vrata za nove ure\u0111aje koji \u0107e se izra\u0111ivati od polikristalnih kuglica selenida kositra kako bi se istra\u017eile mogu\u0107nosti njihove primjene”, ka\u017ee Mercouri Kanatzidis, vode\u0107i autor studije. “Ovi se ure\u0111aji nisu ra\u0161irili poput solarnih \u0107elija, a mi se usredoto\u010dujemo se na razvoj materijala koji bi bio jeftin i visokih performansi \u0161to bi termoelektri\u010dnim ure\u0111ajima omogu\u0107ilo \u0161iru primjenu”.<\/p>\n\n\n\n