termoelektriska

Termoelektriska refererar till fenomen och teknologier som omvandlar värme till elektricitet eller använder elektricitet för att styra temperaturer. Det bygger på tre huvudeffekter som uppträder i vissa material: Seebeck-effekten, Peltier-effekten och Thomson-effekten. Seebeck-effekten uppstår när en temperaturskillnad över ett material eller mellan två olika material genererar elektrisk spänning. Peltier-effekten beskriver hur passage av elektrisk ström genom en så kallad termoelement orsakar uppvärmning vid ena gränsytan och avkylning vid den andra. Thomson-effekten beskriver kopplingen mellan ström, temperaturgradient och värmeförflyttning inom ett material.

Material som uppvisar stark termoelektrisk effektivitet domineras av halvledarmaterial, såsom bismuth telluride, antimon telluride, lead telluride och skutteruditer. Den tekniska prestandan mäts ofta med figuren av merit ZT, som beror på Seebeck-koefficienten, elektrisk ledningsförmåga och termisk ledningsförmåga. Forskningen fokuserar på att öka ZT genom nanostrukturering, dopning och nya materialkombinationer, samtidigt som kostnader och åldring hanteras.

Termoelektriska system används i två huvudkategorier: termoelektriska generatorer (TEG), som omvandlar avfalls- eller spillvärme till elektricitet, och termoelektriska kylare (TEC), som gör ett jämnt kyl- eller uppvärmningselement utan rörliga delar. Användningsområden inkluderar avfallsåtervinning i fordon och industriprocesser, små autonoma kraftkällor och rymdsonder där RTG-enheter baserade på termoelektriska material används för långvarig energiförsörjning. Trots fördelen med saknad rörlig del och tyst drift återstår utmaningar i effektivitet och kostnad jämfört med konventionell teknik.