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效率纪录神奇突破！温差发电关键指标翻倍，有望解锁广阔应用
效率纪录神奇突破！温差发电关键指标翻倍，有望解锁广阔应用。支由奥地利维也纳工业大学 Ernst Bauer 教授领衔的研究团队，实现了温差发电材料的关键性能指标——热电优值系数（ZT 值）的翻倍：他们开发的热电材料具有高达 5 到 6 的热电优值系数，而之前最好的材料一般也只有大约 2.5 到 2.8。
2019-12-03
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n型高性能类金刚石结构热电材料研究获进展
近年来，随着一些热电输运新效应和新机制的提出和发展，许多新的高性能热电材料体系也相继被发现。其中，类金刚石结构化合物由金刚石结构衍生而来，由于构成元素的原子半径和化学价态不同，材料的晶格发生扭曲，从金刚石的立方结构转变为非立方结构。类金刚石结构化合物的本征低热导率和可调控的电学性能使其有望成为优异的热电材料。自2009年，中国科学院上海硅酸盐研究所热电研究团队首次报道四元化合物Cu2CdSnSe4和Cu2ZnSnSe4的热电性能之后，类金刚石结构化合物获得了热电研究领域的广泛关注。迄今为止，已经有20余种类金刚石结构化合物的热电性能被报道，其中多种p型材料的热电优值高于1，与传统热电材料相媲美。然而，n型类金刚石结构化合物的热电优值普遍偏低，这限制了高效类金刚石结构化合物热电器件的开发。近日，上海硅酸盐所副研究员仇鹏飞，研究员史迅、陈立东与上海大学教授杨炯等合作，发现了一种具有本征极低晶格热导率和电学性能可调控的高性能n型类金刚石结构化合物AgInSe2。在900K时，AgInSe2基化合物的最高热电优值达到1.1，与目前已报道的最好的CuGaTe2、CuInTe2等p型类金刚石结构化...
2019-05-28
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中科院张永胜团队：热电材料低热导率研究取得进展！
近日，中国科学院合肥科学研究院固体物理研究所物质计算科学研究室研究员张永胜课题组在热电材料低热导率研究中取得新进展。热电材料可以实现热能和电能之间的相互转化，其转换效率可以用无量纲的ZT值来衡量，ZT=S2sT/κ，其中S、s和κ分别代表塞贝克系数、电导率和热导率。ZT值越大，热电转换效率越高。目前报道的热电材料转换效率较低，寻找具有较低热导率的材料是提高热电材料转换效率的一个重要方法。热导率与表征材料非简谐性参数(格林爱森常数γ)的关系为：中科院张永胜团队：热电材料低热导率研究取得进展！γ越大，热导率越低。矿石材料由于具有很低的热导率且价格低廉，而受到科研人员广泛关注，其中两种同构同型的矿石材料CuBiS2和CuSbS2的实验测量热导率值差别很大，室温下CuBiS2的热导率(0.5W/mK)仅为CuSbS2(1.5W/mK)的1/3，因此探索影响材料低热导率的物理机制对设计和寻找新材料具有重要意义。据此，张永胜课题组采用密度泛函理论方法，研究了CuBiS2相对于CuSbS2具有较低热导率的物理机制。研究表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤对电子，而孤对电子会导致...
2019-05-28
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俄罗斯研发出热电转换新材料
俄罗斯国家研究型大学“莫斯科钢铁学院”能效中心研发出热电转换新型材料，由于材料具有非常高的品质因数，可作航天器长期供电用电池。此项成果发表在 Journal of Materials Chemistry A科学杂志上。在原理上，所研发的热电转换材料是由两类具有不同性能的原子组成，严格固定在晶体晶格节点上原子和自由震荡原子。其中，固定原子保证材料的高导电率，震荡原子与晶格之间的结合键能弱，具有散热性，可大大降低材料的导热性。在材料学上，所制备的材料为金属间化合物（两种或两种以上金属的化合物），其晶格结构上具有空穴，在不破坏晶格结构的前提下采用“做客”原子填充空穴，可获得不同材料之间的性能“搭配”。如果材料的导电性高，且导热性弱，材料的关键技术指标——热电品质因数（热电转换效果）则高。莫斯科钢铁学院能效中心所选用的原料为方钴矿材料，其成分为锑与钴的金属间化合物（CoSb3），当表面温度差达到400-500℃时，所研发材料的品质因数最大，达到1.4（作为参考，已知的热电转换材料碲化铋，当温度差为100-150℃时其品质因子达到最大，为1.2）。为在锑-钴金属系中获得更高的品质因数，该中心尝试...
2019-05-28
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室温下的热电发电：为时不远？
背景对于智能硬件、可穿戴电子设备、智能手机等电子产品来说，电池似乎成为了关键瓶颈：续航时间短、需要反复充电等问题都严重影响着用户体验。为了解决上述问题，除了改善电池本身性能之外，还有一种办法就是：采用新的能量采集和供应方式。之前，笔者介绍过“自供电”技术。在众多实现自供电方案的方法中，有一种就是：温差（Thermoelectric）发电，也称为“热电”发电。首先，让我们来简单认识一下温差电效应。它是指在特殊材料中，由于温度差异而产生电压的过程。一般来说，材料的一端较热，另外一端较冷时，电荷载体就会从热的一端向冷的一端移动，形成电动势，从而产生电压。这种材料只需要低于一摄氏度的温差，就能产生检测得到的电压。温差电效应是由于不同种类固体的相互接触而发生的热电现象。它主要有三种效应：塞贝克（Seebeck）效应、帕尔贴（Peltier）效应与汤姆逊（Thomson）效应。为了让大家更容易理解今天要介绍的创新成果，重点介绍一下塞贝克效应。塞贝克效应（Seebeck effect）又称作第一热电效应，是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。一般规定热电势方向为...
2019-05-28
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