В России разработали новую технологию для экономии энергии

Новый подход к созданию термоэлектрических материалов, которые могут быть использованы для преобразования промышленного тепла в электричество, предложили исследователи НИТУ МИСИС. Результаты опубликованы в научном журнале Journal of theEuropean Ceramic Society.

Работа промышленных предприятий сопровождается выделением значительных объемов тепловой энергии, которая в большинстве случаев безвозвратно теряется, рассеиваясь в окружающей среде. Чтобы решить эту проблему, ученые разрабатывают технологии утилизации отходящего тепла, которые способствуют повышению энергоэффективности производственных процессов и существенно уменьшают воздействие на окружающую среду.

Новые технологии могут основываться на применении термоэлектрических материалов, которые обладают уникальной способностью преобразовывать тепловую энергию в электрическую, рассказали ученые Университета науки и технологий МИСИС. Они разработали новый материал, который, по их словам, демонстрирует улучшенные термоэлектрические характеристики при высоких температурах по сравнению с существующими аналогами.

Такое улучшение достигается благодаря оптимально подобранной пористости (10-22 процентов), которая влияет на теплопроводность и электрическую проводимость. Основа материала — перовскит манганита кальция с добавками марокита (минерала, богатого марганцем).

"Наш подход не только более экономичен и экологичен, но и предоставляет дополнительные инструменты для точного контроля структуры и состава материалов, что позволяет целенаправленно улучшать их свойства", — рассказал руководитель проекта, ведущий эксперт НИЦ "Конструкционные керамические наноматериалы" НИТУ МИСИС Сергей Юдин.

Он отметил, что разработка может найти применение в термоэлектрических генераторах, которые теоретически способны преобразовывать до 20 процентов утечек тепла в электроэнергию. Это поможет повысить энергоэффективность промышленных процессов и сократить углеродный след.

Метод легко масштабируется и может применяться в странах с развитой промышленностью, например, США, Китае, Индии или странах ЕС, считают авторы исследования. Существующие на сегодняшний день методы синтеза термоэлектрических материалов, такие как пиролиз или твердофазный синтез, требуют значительных временных и энергетических затрат, отметила научный сотрудник НИЦ "Конструкционные керамические наноматериалы" НИТУ МИСИС Жанна Ермекова.

"В отличие от аналогов, наш метод позволяет достичь рекордной эффективности преобразования тепла в электричество благодаря уникальной комбинации пористости, фазового состава и равномерности структуры. Кроме того, метод исключает длительное высокотемпературное обжигание, используемое в традиционных подходах, что делает его более энергоэффективным и простым для масштабирования", — рассказала она.

В будущем ученые планируют сосредоточиться на поиске оптимальных добавок к материалу, определении их правильных концентраций и изучении их влияния на термоэлектрические свойства продукта. Полученные данные позволят разработать более эффективные и стабильные термоэлектрические композиты для высокотемпературных применений.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.

Источник: https://ria.ru/20241209/nauka-1987677704.html?in=t