Cómo obtener un termoeléctrico 7 veces más rápido

Los científicos de NUST "MISiS" han desarrollado un método ultrarrápido para producir un material termoeléctrico capaz de convertir directamente el calor en electricidad. El compuesto a base de óxido metálico complejo se obtuvo 7 veces más rápido que en todos los experimentos mundiales presentados anteriormente. El método utilizado en este trabajo abre perspectivas para la producción industrial de polvos de materiales termoeléctricos y la creación de dispositivos basados ​​en ellos, que, por ejemplo, pueden cargar simultáneamente aparatos y salas de calor.

Termoeléctrica: una clase especial de materiales con los que puede convertir directamente el calor en electricidad, evitando la etapa de conversión de energía térmica en energía mecánica, como en las centrales térmicas convencionales. Sobre la base de materiales termoeléctricos, es posible crear dispositivos de una nueva generación de energía. Por ejemplo, puede ser un recuperador, que permite el uso de calor residual del sistema de escape del automóvil para reducir el consumo de combustible.

El problema clave es encontrar la composición óptima y obtener termoeléctricos, que serían efectivos y resistentes a altas temperaturas del orden de 600-900 ° C, no se degradarían ni oxidarían durante condiciones severas de operación.

Los científicos de NUST MISiS han desarrollado un método ultrarrápido para producir material termoeléctrico que puede convertir directamente el calor en electricidad. El compuesto a base de óxido metálico complejo se obtuvo 7 veces más rápido que en todos los experimentos mundiales presentados anteriormente. El método utilizado en este trabajo abre perspectivas para la producción industrial de polvos de materiales termoeléctricos y la creación de dispositivos basados ​​en ellos, que, por ejemplo, pueden cargar simultáneamente aparatos y salas de calor.

El personal del Centro Científico y de Investigación para la Eficiencia Energética NUST "MISiS" explora activamente materiales termoeléctricos basados ​​en óxidos metálicos complejos, en particular, compuestos basados ​​en bismuto, cobre y selenio. Muestra buenas características de rendimiento como convertidor de energía, a la vez que es estable a altas temperaturas y no está sujeto a la oxidación, lo que significa que puede funcionar de manera confiable y durante mucho tiempo.

Por supuesto, también hay una desventaja significativa: es difícil obtener material utilizando el método clásico, la llamada síntesis en fase sólida. La mezcla de los componentes de partida necesarios se sella en una ampolla de cuarzo sellada y se coloca en un horno, donde los componentes se sinterizan durante varios días a temperaturas de 300 - 700 ° C hasta obtener un material termoeléctrico terminado. Sin embargo, los recursos gastados en dicho procedimiento hacen que el método no sea rentable para uso industrial.

En una serie de experimentos, los científicos de NUST "MISiS" encontraron una alternativa: esta es la fusión mecánica en un molino planetario de alta energía, un dispositivo común para la molienda fina de materiales, análogos de los cuales se encuentran en las fábricas modernas.

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La simplicidad del método y la velocidad alcanzada para obtener el material, según los científicos, permitirán escalar la tecnología en las industrias químicas modernas.
Uno de los posibles dispositivos que se pueden crear sobre la base del material termoeléctrico obtenido es un horno compacto universal 3 en 1 para su uso en el país, en el bosque, en la taiga y en otros lugares donde el acceso a la electricidad y el calor es difícil. Esta es una pequeña estufa que se puede calentar con leña, calentar la habitación, servir como estufa para cocinar y al mismo tiempo generar electricidad con una capacidad de aproximadamente 50 vatios, suficiente para cargar todos los dispositivos personales.
Actualmente, el equipo está trabajando en adaptar la tecnología para una producción específica.

Este trabajo fue apoyado por una subvención de la Russian Science Foundation y publicado en la revista científica internacional Material Letters .

Source: https://habr.com/ru/post/undefined/