南昆士兰大学陈志刚副教授以及昆士兰大学邹进教授研究团队Advanced Energy Materials: 环境友好型高锰硅基热电材料的研究进展与挑战


【引言】

自工业革命伊始,人类社会严重依赖于煤,石油等不可再生能源,而大量的能源消耗造成了严重包括温室气体排放,空气污染和能源危机等问题。此外,燃烧这些能源的内燃机效率(ηe)只能达到30%左右,其他能量则以废热的形式浪费。研究人员一直在寻找可替代能源,包括核能发电,太阳能发电,风力及水力发电等。然而,预计在未来的数十年内,这些可替代能源都很难取代石油成为主要的能源供应。因而,人们的注意力越来越多的集中于可以提高能源利用效率从而降低能源消耗的绿色能源技术。热电材料因其能实现电能与热能的直接转换,因此可以通过废热利用等方式缓解这些问题。此外,热电材料在应用于发电和制冷的同时却不会产生噪音,震动或排放有毒物质,因此使得热电材料在多个应用领域具有非常可观的应用前景,包括车内制冷,柔性能量转换装置,宇航发电机,发动机和建筑领域等。

时至今日,较低的ηe仍然制约着热电材料的进一步发展与应用。通常热电器件的ηe一般低于10%。然而,这一ηe和其他环境友好型能源技术相比是具有优势的,例如染料敏化太阳能电池的ηe通常低于10%。实际