Ruskí vedci vyvinuli novú techniku na úsporu energie

Nový prístup k vývoju termoelektrických materiálov, ktoré možno potenciálne využiť na premenu priemyselného tepla na elektrickú energiu, navrhli výskumníci z ruskej Národnej univerzity vedy a techniky MISIS.

Výsledky novej štúdie boli uverejnené v časopise Journal of the European Ceramic Society.

Priemyselnú výrobu sprevádza uvoľňovanie značného množstva tepelnej energie, ktorá sa vo väčšine prípadov nenávratne stráca a rozptyľuje sa do okolitého prostredia. V súčasnosti sa čoraz viac pozornosti venuje vývoju technológií zameraných na využitie odpadového tepla. Tieto technológie nielenže zlepšujú energetickú účinnosť výrobných procesov, ale aj výrazne znižujú ich vplyv na životné prostredie.

Podľa vedcov z MISIS je sľubným riešením tejto výzvy použitie termoelektrických materiálov. Tieto materiály majú jedinečnú schopnosť premieňať tepelnú energiu priamo na elektrickú.

Vedci z ruskej Donskej štátnej technickej univerzity (DSTU) vyvinuli v spolupráci s medzinárodným tímom vedcov betónovú zmes, ktorá obsahuje biouhlie vyrobené z kávovej usadeniny.

Vedci z MISIS vyvinuli nový materiál, ktorý podľa nich vykazuje lepšie termoelektrické vlastnosti pri vysokých teplotách v porovnaní s existujúcimi analógmi.

Toto zlepšenie sa dosahuje vďaka optimálnej pórovitosti (10 až 22 percent), ktorá ovplyvňuje tepelnú vodivosť aj elektrickú vodivosť. Základom materiálu je manganit vápenatý perovskit s prídavkami marokitu, minerálu bohatého na mangán.

„Náš prístup je nielen nákladovo efektívnejší a šetrnejší k životnému prostrediu, ale poskytuje aj ďalšie nástroje na presnú kontrolu štruktúry a zloženia materiálov, čo umožňuje cielene zlepšovať ich vlastnosti,“ uviedol vedúci projektu a vedúci odborník Výskumného centra inžinierskych keramických nanomateriálov (RC ECN) na NUST MISIS, Sergey Yudin.

Výskumníci sa domnievajú, že tento vývoj by sa mohol uplatniť v termoelektrických generátoroch, ktoré by teoreticky mohli premeniť až 20 % stratového tepla na elektrickú energiu. To by potenciálne mohlo zvýšiť energetickú účinnosť priemyselných procesov a znížiť uhlíkovú stopu.

Metóda je ľahko škálovateľná a mohla by sa uplatniť v krajinách s rozvinutým priemyslom, ako sú USA, Čína, India alebo krajiny EÚ. Podľa autorov štúdie by to pomohlo zlepšiť globálnu energetickú účinnosť a znížiť emisie uhlíka.
Podľa vedcov existujú aj iné metódy syntézy, napríklad pyrolýza alebo syntéza v pevnej fáze, ale tie si vyžadujú značné časové a energetické zdroje.

„Rozdiel oproti analógom spočíva v dosiahnutí rekordnej účinnosti pri premene tepla na elektrinu vďaka jedinečnej kombinácii pórovitosti, fázového zloženia a štrukturálnej rovnomernosti. Metóda navyše vylučuje dlhodobé vypaľovanie pri vysokých teplotách, ktoré sa používa pri tradičných prístupoch, vďaka čomu je energeticky efektívnejšia a ľahšie sa škáluje,“ uviedla výskumná pracovníčka výskumného centra Žanna Ermeková.

V budúcnosti sa vedci plánujú zamerať na hľadanie optimálnych prísad a určenie ich správnej koncentrácie, ako aj na štúdium ich vplyvu na termoelektrické vlastnosti materiálu. Získané údaje umožnia vývoj účinnejších a stabilnejších termoelektrických kompozitov pre vysokoteplotné aplikácie.

Prečítajte si tiež

• Predseda ÚRSO v rozhovore pre HS naznačil, aký vietor zažijú v peňaženkách domácnosti kvôli energiám
• Z tohoto důvodu energie zůstanou drahé