가장 효율적인 열전기가 탄생했습니다.

노스웨스턴 대학의 화학자들은 열을 전기로 변환하는 독특한 열전 소재를 개발했습니다.

이 소재는 동종 최고의 소재로, 기존에 알려진 모든 유사 소재보다 효율이 두 배나 높습니다. 인간이 필요로 하는 에너지의 3분의 2가 열로 손실된다는 점을 고려하면, 이 발견은 세계 산업 발전에 매우 중요할 수 있습니다. 연구진의 연구 결과는 네이처(Nature) 저널에 게재되었습니다.

논문에 따르면, 이 새로운 물질은 텔루르화납과 텔루르화스트론튬 입자, 그리고 소량의 나트륨으로 구성되어 있습니다. 이 환경적으로 안정적인 물질은 에너지 생산 과정에서 발생하는 열의 15~20%를 유용한 전기로 전환할 수 있습니다.

이 신소재는 자동차 및 중공업(예: 유리, 벽돌, 정유, 석탄 및 가스 발전소 생산)에 사용될 수 있습니다. 또한, 효율적인 열전 소재는 대형 내연 기관이 상시 가동되는 대형 선박 및 유조선에도 사용될 수 있습니다.

"우리의 열전 시스템은 어떤 온도에서도 세계 최고 효율을 자랑합니다."라고 네이처 논문의 프로젝트 리더이자 주저자인 머큐리 카나치디스는 말합니다. "이 소재는 다른 어떤 소재보다 열을 전기로 효율적으로 변환할 수 있습니다." 카나치디스의 동료 비나약 드라비드는 "우리는 종종 에너지 보존 문제를 어떻게 해결해야 하는지 묻습니다."라고 덧붙입니다. "하지만 보편적인 해결책은 없습니다. 해결책은 포괄적이어야 합니다. 열전 기술이 모든 에너지 문제를 해결할 수는 없지만, 포괄적인 접근 방식의 중요한 부분입니다."

열전 물질은 물질의 각 영역에서 서로 다른 온도에서 전기를 생성할 수 있는 물질입니다. 이러한 변환의 효율은 크게 상충되는 두 가지 요건에 의해 결정됩니다. 효율적인 열전 물질은 전기를 최대한 잘 전달하고 열을 최대한 잘 전달하지 못해야 합니다.

저항이 매우 낮은 물질은 열을 잘 전달하더라도 효과적인 열전 소자가 될 수 없습니다. 과학자들은 낮은 열전도도와 높은 전기 전도도를 달성하기 위해 재료의 구조를 변형했습니다.

전문가들은 고전적인 열전 소재인 텔루르화납(PbTe)을 기반으로 스트론튬 텔루르화합물 나노결정을 첨가했습니다. 이들은 소재의 정렬된 구조를 파괴했지만, 전기 전도도와 열 전도도에는 영향을 미치지 않았습니다.

이러한 결과는 과학자들을 기쁘게 했고, 새로운 소재가 에너지 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있어 자동차 제조업체, 정유 공장 및 기타 산업 시설에서도 곧 긍정적인 반응을 얻을 것으로 기대됩니다.