Исследователи Университета науки и технологий МИСИС (НИТУ МИСИС) предложили новый подход к созданию термоэлектрических материалов, которые в перспективе могут быть использованы для преобразования промышленного тепла в электричество. Как отмечает пресс-служба вуза, этот метод одновременно повышает энергоэффективность производственных процессов и минимизирует воздействие на окружающую среду.

Промышленное отработанное тепло, выделяемое на производстве, может быть значительным источником энергии, при этом обычно она никак не используется. Предложенная учеными НИТУ МИСИС технология, позволяющая улавливать и перерабатывать тепло в электричество, использует термоэлектрические материалы, созданные на основе перовскита манганита кальция с добавлением марокита. Они демонстрируют улучшенные термоэлектрические свойства при повышенных температурах, что превосходит известные аналоги. Эти характеристики достигаются благодаря контролируемой пористости и оптимизированной структуре, которая оказывает значительное влияние на проводимость тепла и электричества.

Исследователи предложили метод, включающий молекулярное смешение химических веществ, где ионы равномерно распределяются в растворе, создавая основу для однородного материала. Затем жидкость превращают в аэрозоль, капли которого попадают в горячую зону реактора. Там происходит их локальное горение, что позволяет точно контролировать состав и формировать уникальные микроструктуры, такие как полые или пористые сферы с заданной толщиной стенок и размером пор, без промежуточных стадий обработки. Полученный порошок уплотняют и спекают при высоких температурах. В его структуре образовываются новые фазы, а важные для термоэлектрической эффективности материала свойства улучшаются.

По словам научного сотрудника НИЦ «Конструкционные керамические наноматериалы» НИТУ МИСИС Жанны Ермековой, отличие нового метода от аналогов заключается в достижении рекордной эффективности преобразования тепла в электричество для чистого перовскита манганита кальция благодаря уникальной комбинации пористости, фазового состава и равномерности структуры. Также метод исключает длительное высокотемпературное обжигание, используемое в традиционных подходах, что делает его более энергоэффективным и простым для масштабирования.