Onderzoekers van de Aalto University School of Chemical Technology hebben de techniek van atomaire laagafzetting (ALD) toegepast op de synthese van thermo-elektrische materialen. Afgedankte energie omzetten in elektriciteit, deze materialen zijn een veelbelovende manier om in de toekomst kosteneffectief en zonder kooldioxide-emissies energie te produceren.

Met behulp van atomaire laagafzetting, dunne films van ongeveer 100 nm dik werden gesynthetiseerd uit zinkoxide, een bekend thermo-elektrisch materiaal. Aluminium of fosfor werd ook in lage concentraties aan de dunne zinkoxidefilms toegevoegd, die de thermo-elektrische eigenschappen van het materiaal verbeterde zonder de kristalstructuur te veranderen.

De synthesemethode was zeer geschikt voor dunnefilmgroeiprocessen die bijzondere precisie vereisen. In de toekomst, het kan worden gebruikt om verschillende nanostructuren te fabriceren om de thermo-elektrische eigenschappen van het materiaal nog verder te verbeteren.

'Het gelijktijdig optimaliseren van verschillende thermo-elektrische eigenschappen, zoals thermische en elektrische geleidbaarheid en Seebeck-coëfficiënt, is een uitdaging, omdat een verbetering van de ene eigenschap doorgaans leidt tot verslechtering van de andere. Maar nanostructuren geproduceerd door de atomaire laagafzettingstechniek zullen ons helpen dit probleem te overwinnen, ' legt Tommi Tynell uit, een promovendus.

Elektriciteit uit restwarmte in woningen

Generatoren op basis van thermo-elektrische verschijnselen zijn eenvoudige en betrouwbare apparaten die ook geschikt zijn voor lastige ruimtes. De materialen die in hun modules worden gebruikt, doen al het werk om thermische energie om te zetten in elektriciteit.

In de toekomst, ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in woongebouwen waar, wanneer geïnstalleerd in muren, ze kunnen warmte omzetten in elektriciteit. Bij voertuigen, thermo-elektrische generatoren kunnen het brandstofverbruik helpen verminderen. Als een generator vervaardigd uit thermo-elektrische materialen in de buurt van een menselijk lichaam wordt geïnstalleerd, het zet de door het lichaam gegenereerde warmte om in energie.

Thermo-elektrische materialen worden bijvoorbeeld al toegepast bij de fabricage van campingkoelkasten. nieuwe materialen, echter, moeten worden ontwikkeld omdat de huidige duur en enigszins giftig zijn.

Er zijn onlangs twee onderzoekspapers over het onderwerp gepubliceerd in de wetenschappelijke publicaties Tijdschrift voor materiaalkunde en Journal of Vacuum Science and Technology A .