技術突破 新材料適用範圍更廣

據phys.org網站報導，過去熱電材料能量轉換效能低，限制了許多商業用途。這種由美國西北大學和密西根大學共同研發的材料在技術上獲得突破，能運用的產業範圍非常廣泛，包括汽車產業、重工業、裝設長時間大型燃 燒引擎的船舶和油輪等。這些產業和交通工具的廢熱溫度範圍，介於攝氏400到600度（華氏750至1,100度）之間，是新熱電材料的最佳應用範圍。

報導說，此新材料是常見半導體碲化鉛（lead telluride）的化合物，是目前最高效能的熱電材料，優質係數（figure of merit，又稱ZT值）為2.2。

主導這項研究的西北大學化學教授卡那次提斯（Mercouri G. Kanatzidis）說：｢此系統是於任何溫度下，性能最出色的熱電轉換系統。這種新材料可以將熱能轉換為電能，達到最高的效能，具有應用於商業產品的潛力。｣

熱電系統──未來能源解決方案的重要環節

研究人員表示，未來並沒有獨特的能源解決方案，而是藉由分散式的方法解決能源問題。熱電系統無法處理所有的能源問題，但它是整體解決方案中的一項重要環節。

熱電材料轉化熱能為電能的效能，是由ZT值所決定的。此ZT值代表公式中的分子──導電度（electrical conductivity）和熱電能（thermoelectric power）的比值，越高越好，而分母導熱度（thermal conductivity）是越低越好。

研究人員說，很難增高公式分子中任何一項的物理特性，而不影響其它分子和分母的數值。因此，ZT值多年來停留在1，處於停滯不前的狀況。

近年來，卡那次提斯的研究團隊引入奈米結構（nanostructures）作為主要的熱電材料，不斷提高ZT值，終獲進展。