随着节能预计将在管理全球需求方面发挥越来越大的作用，更好地利用现有能源的材料和方法变得越来越重要。
研究人员本周在“ 美国国家科学院院刊”上报告说，他们已经将废热(从工业烟囱，发电厂甚至汽车尾管)转化为电能向前迈进了一步。
使用由铌，钛，铁和锑组成的热电化合物的工作成功地通过使用非常热的压制温度(高达1373开尔文，或大约2,000华氏度)来显着提高材料的功率输出密度。材料。
研究人员写道：“大部分工业能源投入都会因废热而消失。” “将一些废热转化为有用的电力将导致化石燃料消耗和二氧化碳排放量的减少。”
热电材料通过利用从较温暖区域到较冷区域的热流来产生电力，并且它们的效率被计算为材料转换热量的程度 - 通常是发电厂或其他工业过程产生的废热 - 进入权力。例如，一种吸收100瓦热量并产生10瓦电力的材料的效率为10%。
这是考虑热电材料的传统方式，休斯顿大学物理学博士安德森教授和该论文的第一作者Zhifeng Ren说。但是具有相对高的转换效率并不能保证高功率输出，其测量材料产生的功率量而不是转换速率。
由于废热是一种丰富且自由的燃料来源，转换率不如可以产生的总电量重要，Ren说，他也是德克萨斯州UH超导电中心的首席研究员。 。“过去，这一点尚未得到强调。”
除了Ren，参与该项目的研究人员包括Ran He，Jun Mao，Qing Jie，Jing Shuai，Hee Seok Kim，Yuan Liu和Paul CW Chu，所有的UH; Daniel Kraemer，曾玲萍和麻省理工学院的陈刚; 摩根州立大学的Yucheng Lan，波士顿学院的Chunhua Li和David Broido。
研究人员调整了由铌，铁和锑组成的化合物，用钛替代了4%至5%的铌。在各种高温下处理新化合物表明，非常高的温度--1373开尔文 - 导致材料具有异常高的功率因数。
“对于大多数热电材料，功率因数为40是好的，”Ren说。“许多人的功率因数为20或30。”
他说，新材料在室温下的功率因数为106，研究人员能够证明输出功率密度为每平方厘米22瓦，远高于通常产生的5至6瓦。
“需要强调热电的这一方面，”他说。“你不能只关注效率。你还必须关注功率因数和功率输出。
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