前沿科技之新型熱電材料：可將廢熱轉為電能

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普通汽車燃油產生的能量中，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廢熱的形式直接排放到環境當中。這不僅浪費了能源，也對環境造成了巨大壓力。5月26日，美國《技術評論》雜志網站刊載的一篇文章稱，由美國科學家研制的一種熱電半導體材料，不但能夠捕獲這些被白白浪費掉的能源，還能將其轉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備有望將現有汽車的燃油經濟性提高3%到5%。
/ q/ J1 C0 j& I  |6 R- q目前美國熱電技術公司BSST與美國通用汽車公司全球研發中心都正在獨立進行相關的研究和測試。BSST公司將在寶馬和福特轎車上進行測試而通用則選擇了雪佛蘭SUV車型，兩家公司選擇的裝車測試時間都在夏末。

　　碲化鉍是一種常見的熱電材料，包含了昂貴的碲，其工作溫度最高只能達到250攝氏度，但熱電發電機的溫度最高可以達到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良好，還能將熱電發電機的效能提高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。
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' H. \* s# T2 \$ e& x( M　　通用汽車公司科學家格雷戈里·邁斯納說，整個實驗過程曠日持久，過程極為復雜。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械應力，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技術難點。另外，不同的物質加入在提高其耐熱性的同時，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。通過努力科學家們成功解決了這些問題，通用的計算機模擬顯示，裝備了這種熱電設備的雪佛蘭Suburban測試車能產生350瓦特的電能，可將Suburban的燃油經濟性提高3個百分點。

; Q" u3 V, M- e) a　　在解決了基本的技術問題后，將這種熱電設備與現有車輛設備的完美融合成為了研究人員考慮的重點。雖然，在測試中研究人員已將碲化鉍通過插入汽車排氣系統的方式安裝到了一輛SUV中，但邁斯納對此并不滿意，他說：“這看起來就像是一個消音器，我們需要設計出一些和車輛集成度更高的產品，而不是一個附加設備。”

　　邁斯納表示，由于這些材料的生產成本還有待進一步降低，可能還需要4年左右的時間才能投入商用。
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