Новый термоэлектрический метод позволяет превращать отходящее тепло в электроэнергию

Группа исследователей усовершенствовала конструкцию термоэлектрических генераторов, превращающих отходящее тепло в электричество. Технология устраняет потери энергии в точках контакта между элементами преобразователя.

Термоэлектрические материалы работают по простому принципу: разница температур между концами создает электрический ток. Такой эффект позволяет утилизировать тепло от работающих двигателей, промышленного оборудования или электроники. Но реальная эффективность систем оставалась низкой из-за конструктивных недостатков.

Основная проблема скрывалась в зонах контакта между различными элементами модуля. Эти интерфейсы работали как барьеры для электронов и тепловых потоков. Заряды замедлялись при переходе между компонентами. Тепло хуже циркулировало внутри устройства, что снижало разницу температур.

Исследователи переработали архитектуру контактных зон на нескольких уровнях. Они добились более точного сопряжения внешних контактов с внутренней структурой термоэлектрических материалов. Непрерывность соединений позволила электронам двигаться свободнее. Тепло стало распределяться эффективнее, поддерживая нужный температурный градиент.

Для пользователя это означает возможность возвращать в работу энергию, которая раньше просто терялась. На заводе можно установить модули рядом с горячими участками производственных линий. В автомобиле — использовать тепло выхлопной системы для подзарядки аккумулятора. В компьютере — снимать энергию с нагретых компонентов. Полностью заменить основное питание не получится, но дополнительные ватты снизят общее потребление.

Статья с результатами работы вышла в Nature Communications. Проблема отходящего тепла актуальна для всех отраслей с энергоемким оборудованием. Промышленность теряет десятки процентов энергии через нагретые поверхности. Термоэлектрические системы позволяют частично вернуть эти потери в полезное русло. Данные о ценах на готовые решения пока отсутствуют.