| Название: | Создание термоэлектриков с рекордными значениями термоэлектрической добротности |
| Грантодатель: | РФФИ |
| Область знаний: | 08 - ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНЫХ НАУК |
| Научная дисциплина: | 08-402 Возобновляемые источники и системы прямого преобразования энергии 02-202 Полупроводники |
| Ключевые слова: | Термоэлектрическое преобразование энергии, полупроводник, энергетический спектр носителей тока |
| Время действия проекта: | 2008-2010 |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Федоров,МИ |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 08-08-00302 |
| Финансирование 2008 г.: | 500000 |
| Исполнители: |
Гуриева,ЕА: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Еремин,ИС: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Зайцев,ВК: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Исаченко,ГН: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Константинов,ПП: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Пшенай-Северин,ДА: лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
Самунин,АЮ : лаб. физики термоэлементов (Буркова,АТ)
|
В настоящее время наблюдается резкое повышение интереса к термоэлектрическому преобразованию энергии. В США и Японии выполняются проекты стоимостью в несколько миллионов долларов каждый по созданию новых термоэлектрических материалов. Наиболее перспективно применение термоэлектричества для энергосбережения - преобразования отходов тепла в электроэнергию. Основной параметр, определяющий эффективность термоэлектрического преобразования - безразмерная термоэлектрическая добротность (ZT). Наиболее перспективная область применения термоэлектричества нуждается в материалах, которые имеют высокие значения ZT в области температур 400-800 К, но в настоящее время не существует материалов, имеющих ZT>1 в этой области температур. В основе этого лежит физическая проблема, которая может быть разрешена на основе предлагаемого подхода. Авторами проекта предложен новый подход к созданию термоэлектрических материалов. Суть этого подхода заключается в том, что большинство исследователей определяет состав материала, в котором ожидается повышение термоэлектрической добротности, исходя из возможности понижения теплопроводности кристаллической решетки. Авторы проекта предложили определять состав перспективного термоэлектрического материала, исходя из оптимизации энергетического спектра носителей тока (ЭСНТ). Первое применение этого подхода позволило разработать материал, который в интервале температур 650-850 К превосходит по термоэлектрической добротности все используемые в настоящее время термоэлектрики n-типа. Этот материал использован для создания термоэлектрических генераторных модулей, в которых достигнут рекордный для устройств утилизации отходов тепла кпд в 12% В настоящем проекте предлагается определить пути создания термоэлектриков с рекордными значениями термоэлектрической добротности для различных классов материалов. На этой основе будут разработаны более эффективные термоэлектрические материалы и, в частности, термоэлектрики с ZT, значительно превышающей единицу в области температур 400-800 К. Если в настоящее время кпд лучших термоэлектрических модулей, предназначенных для утилизации отходов тепла не превышает 12%, то, как показывают предварительные оценки, в результате успеха настоящего проекта можно будет создать устройства с кпд ~20%. Успех настоящего проекта откроет путь широкому применению термоэлектрического преобразования энергии для утилизации отходов тепла с помощью высокоэффективных, дешевых и экологически безопасных устройств.
