Эффективность органических термоэлектриков повысилась на 70%

Исследовательский коллектив университета штата Мичиган (U-M) нашел способ почти вдвое увеличить эффективность работы органических термоэлектриков — материалов на основе органических полупроводников, способных преобразовывать тепло в электричество или обеспечивать охлаждение без жидких теплоносителей, сообщает ko.com.ua. Наиболее эффективные из современных термоэлектриков состоят из относительно редких неорганических полупроводниковых материалов, таких как висмут, теллур и селен. В дополнение к дороговизне они зачастую являются хрупкими и токсичными, однако преобразуют тепло в электричество в четыре и более раз лучше, чем известные до сих пор полупроводники из соединений углерода. Их термоэлектрический КПД при комнатной температуре принимается в качестве условной единицы, тогда для органических материалов этот параметр не превышает 0,25. В журнале Nature Materials команда U-M сообщила об увеличении КПД углеводородных термоэлектриков примерно на 70% до 0,42. Применяемый ими материал PEDOT:PSS представляет собой смесь двух компонентов: сопряженного полимера PEDOT и полиэлектролита PSS. Он уже используется в качестве прозрачных электродов в органических светодиодах и солнечных батареях, а также, в качестве антистатического покрытия фотопленок. В таким образом легированном PEDOT лишь малая часть молекул PSS подсоединяется к полимеру-основе обеспечивая электрический носитель, большинство же остаются неионизированными и неактивными. Исследователи выявили, что эти «лишние» молекулы PSS увеличивают дистанцию между молекулами PEDOT, что затрудняет транспорт электронов, значительно ухудшая электропроводность и термоэлектрические характеристики материала. Для того чтобы повысить эффективность PEDOT:PSS ученые прибегли к рестуктуризации материала на наноуровне. Часть неионизированных молекул PSS была удалена из смеси специальными растворителями, благодаря чему достигнут прирост как коэффициента преобразования энергии, так и электропроводности. Оптимальной для работы данного термоэлектрика является температура 250 °F (121 °С). Финальной целью своей работы ученые видят гибкий лист, в который можно будет заворачивать горячие объекты для их охлаждения или генерирования электричества.

ПластЭксперт