Onderzoekers hebben het vermogen van een materiaal om warmte om te zetten in elektriciteit meer dan verdubbeld die zou kunnen helpen de hoeveelheid verspilde warmte te verminderen, en dus verspilde fossiele brandstof, in dagelijkse activiteiten en industrieën.

Onderzoekers van de Hokkaido University en hun collega's in Japan en Taiwan hebben het vermogen verbeterd om verspilde warmte om te zetten in bruikbare elektriciteit door de ruimte waardoor verspreide elektronen bewegen aanzienlijk te verkleinen. volgens een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Meer dan 60 procent van de door fossiele brandstoffen geproduceerde energie gaat verloren als restwarmte. Een manier om dit probleem aan te pakken is om de verspilde warmte om te zetten in elektriciteit, bekend als thermo-elektrische energieomzetting. Echter, het verbeteren van de conversieratio was moeilijk vanwege een wisselwerking tussen de vereiste eigenschappen in het materiaal.

Thermo-elektrische materialen zetten warmte om in elektriciteit wanneer er een temperatuurverschil is, een fenomeen dat bekend staat als het Seebeck-effect. Wetenschappers hebben manieren onderzocht om elektronen op te sluiten in een nauwe ruimte als een manier om de conversieratio's te verbeteren. In 2007, onderzoekers bouwden een kunstmatig superrooster bestaande uit geleidende ultradunne lagen ingeklemd door dikke isolerende lagen. Deze methode leverde een hogere spanning op, maar verbeterde de conversiepercentages niet. Onderzoekers hebben voorspeld dat de prestaties aanzienlijk kunnen worden verbeterd als elektronen met een langere de Broglie-golflengte, wat betekent dat ze meer verspreid zijn, zijn opgesloten in een smalle geleidende laag, maar het was nog niet experimenteel bewezen.

Het onderzoeksteam, onder leiding van Hiromichi Ohta van Hokkaido University, ontwierp een superrooster waarin elektronen 30 procent breder worden verspreid in vergelijking met eerdere experimenten. Dit resulteerde in een veel hogere spanning en verdubbelde de thermo-elektrische conversieratio die met eerdere methoden werd geregistreerd.

"Dit is een belangrijke stap voorwaarts in de richting van het verminderen van de hoeveelheid warmte die door elektriciteitscentrales wordt verspild. fabrieken, auto's, computers, en zelfs menselijke lichamen, ", zegt Hiromichi Ohta van de universiteit van Hokkaido.