前沿科技之新型熱電材料：可將廢熱轉(zhuǎn)為電能

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普通汽車燃油產(chǎn)生的能量中，被有效利用的大約只有三分之一，其余的三分之二大都通過(guò)廢熱的形式直接排放到環(huán)境當(dāng)中。這不僅浪費(fèi)了能源，也對(duì)環(huán)境造成了巨大壓力。5月26日，美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志網(wǎng)站刊載的一篇文章稱，由美國(guó)科學(xué)家研制的一種熱電半導(dǎo)體材料，不但能夠捕獲這些被白白浪費(fèi)掉的能源，還能將其轉(zhuǎn)化為電能供汽車使用。研究人員稱，由這種材料制成的熱電設(shè)備有望將現(xiàn)有汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性提高3%到5%。
) {+ c% ?6 m7 F& ?* E4 r* }* x目前美國(guó)熱電技術(shù)公司BSST與美國(guó)通用汽車公司全球研發(fā)中心都正在獨(dú)立進(jìn)行相關(guān)的研究和測(cè)試。BSST公司將在寶馬和福特轎車上進(jìn)行測(cè)試而通用則選擇了雪佛蘭SUV車型，兩家公司選擇的裝車測(cè)試時(shí)間都在夏末。
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　　碲化鉍是一種常見(jiàn)的熱電材料，包含了昂貴的碲，其工作溫度最高只能達(dá)到250攝氏度，但熱電發(fā)電機(jī)的溫度最高可以達(dá)到500攝氏度。所以BSST采用了另一種熱電材料，這是一種鉿和鋯的混合物，這種混合物不僅在高溫下工作狀態(tài)良好，還能將熱電發(fā)電機(jī)的效能提高40%。
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　　通用的研究人員正在裝配的原型機(jī)所使用的是另外一種熱電材料—鈷和砷的化合物，其中還參雜了一些稀土元素例如鐿。這種材料不但比碲化物便宜，還可在高溫下工作。

　　通用汽車公司科學(xué)家格雷戈里·邁斯納說(shuō)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程曠日持久，過(guò)程極為復(fù)雜。由于存在著巨大的溫度梯度，在熱電材料接口上存在很大的機(jī)械應(yīng)力，因此，如何使這種材料與汽車保持良好的電力和熱力接觸就成為了一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。另外，不同的物質(zhì)加入在提高其耐熱性的同時(shí)，也增加了熱電材料的電阻，如何減小這種影響也是一大挑戰(zhàn)。通過(guò)努力科學(xué)家們成功解決了這些問(wèn)題，通用的計(jì)算機(jī)模擬顯示，裝備了這種熱電設(shè)備的雪佛蘭Suburban測(cè)試車能產(chǎn)生350瓦特的電能，可將Suburban的燃油經(jīng)濟(jì)性提高3個(gè)百分點(diǎn)。
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5 j" M& ?1 P' o5 n$ T0 Q; t　　在解決了基本的技術(shù)問(wèn)題后，將這種熱電設(shè)備與現(xiàn)有車輛設(shè)備的完美融合成為了研究人員考慮的重點(diǎn)。雖然，在測(cè)試中研究人員已將碲化鉍通過(guò)插入汽車排氣系統(tǒng)的方式安裝到了一輛SUV中，但邁斯納對(duì)此并不滿意，他說(shuō)：“這看起來(lái)就像是一個(gè)消音器，我們需要設(shè)計(jì)出一些和車輛集成度更高的產(chǎn)品，而不是一個(gè)附加設(shè)備。”

　　邁斯納表示，由于這些材料的生產(chǎn)成本還有待進(jìn)一步降低，可能還需要4年左右的時(shí)間才能投入商用。
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