不使用稀有金屬且低毒性之熱電變換材料

刊登日期:2014/11/3
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日本廣島大學與產業技術綜合研究所共同開發以少量稀金低毒性元素為主成分的熱電變換材料,去年該研究團隊以天然硫化銅礦物的Terahedrite為基底製作出人工礦物 Cu12-x NixSb4S13,展示了優良的熱電變換性能,這個材料是以低環境負荷的 Cu(銅)與 S(硫磺)所製成,但缺點是 Terahedrite中含有少量稀金 Ni(鎳)、Sb(銻),今年該研究團隊將天然硫化銅礦物 Colusite 以及具有同樣結晶構造的人工礦物Cu26V2M6S32(M=Ge,Sn)兩者合成,該物質採用地球上有豐富蘊含量且低毒性的 Cu(銅)、Sn(錫)、S(硫磺)為主成分,以此材料應用於熱電發電時,因不需要石化燃料,不會排放廢氣,無機械可動零件,具備長壽命、靜音、無震動等優點,可將以往被捨棄的中高溫熱能轉換成電能,是很好的環保、高效率熱電發電材料。

本研究值得注目的是 Colusite Cu26V2M6S32具備立方晶(等軸晶)系結晶構造,天然的 Cu26V2M6S32 的 M 含有毒性元素 As(砒),且由於 M中含有As、Sb、Ge(鍺)、Sn的比例不一定,導致熱電特性也無法維持一定標準。該研究團隊以不含 As、Sb的M=Ge以及M=Sn人工合成來進行熱電特性的測試,結果人工礦物 Colusite在400℃溫度下展現出良好的熱電變換性能,將其無次元熱電變換指數( ZT )換算成熱電變換效率約為 6~7%,已接近現有置換了 PbTe 或 Ni 的 Terahedrite。


資料來源: http://www.kankyo-business.jp/news/008906.php?utm_source=mail&utm_medium=mail141009_d&utm_campaign=mail
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