Các nhà khoa học Nga phát triển công nghệ mới tiết kiệm năng lượng

Các nhà nghiên cứu từ Đại học tổng hợp Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia MISiS (NUST MISiS) đề xuất một phương pháp mới để tạo ra vật liệu nhiệt điện có thể được sử dụng để chuyển đổi nhiệt công nghiệp thành điện năng. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Journal of the European Ceramic Society.

Hoạt động của các doanh nghiệp công nghiệp đi kèm với việc thải ra một lượng nhiệt năng đáng kể, trong hầu hết các trường hợp bị thất thoát vì được phát thải ra môi trường. Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đang phát triển các công nghệ thu hồi nhiệt khí thải nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng trong quy trình sản xuất và giảm đáng kể tác động đến môi trường.

Các nhà khoa học từ Đại học tổng hợp Nghiên cứu Công nghệ Quốc gia MISiS (NUST MISiS) cho biết, các công nghệ mới có thể dựa trên việc sử dụng vật liệu nhiệt điện có khả năng chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện. Họ đã phát triển một loại vật liệu mới với hiệu suất nhiệt điện tốt hơn ở nhiệt độ cao so với các loại vật liệu tương tự hiện có.

Kết quả này đạt được nhờ việc lựa chọn độ xốp tối ưu (10-22%) ảnh hưởng đến độ dẫn nhiệt và độ dẫn điện. Cơ sở của vật liệu là canxi manganite perovskite với chất liệu bổ sung được tích hợp trong đó là marokite (một khoáng chất giàu mangan).

“Phương pháp của chúng tôi không chỉ tiết kiệm hơn và thân thiện hơn với môi trường mà còn cung cấp các công cụ bổ sung để kiểm soát chặt chẽ cấu trúc và thành phần của các loại vật liệu, cho phép cải thiện các đặc tính của chúng”, - Giám đốc dự án Sergey Yudin, chuyên gia hàng đầu của Trung tâm nghiên cứu “Gốm sứ với kết cấu vật liệu nano” thuộc NUST MISIS”, cho biết.

Ông Yudin lưu ý rằng, phương pháp mới có thể được ứng dụng trong các máy phát nhiệt điện, về mặt lý thuyết có khả năng chuyển đổi tới 20% nhiệt lượng bị phân tán vào không khí thành điện năng. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các quy trình công nghiệp và giảm lượng khí thải carbon.

Các tác giả của nghiên cứu nhấn mạnh rằng, có thể dễ dàng mở rộng quy mô sử dụng phương pháp này ở các nước có nền công nghiệp phát triển, chẳng hạn như Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ hoặc các nước EU.

Các phương pháp đang được sử dụng để chế tạo vật liệu nhiệt điện, chẳng hạn như phản ứng nhiệt phân hoặc phương pháp tổng hợp pha rắn, đòi hỏi chi phí năng lượng đáng kể và nhiều thời gian, - nhà nghiên cứu Zhanna Ermekova tại Trung tâm nghiên cứu “Gốm sứ với kết cấu vật liệu nano” thuộc NUST MISIS, lưu ý.

"Không giống như các phương pháp tương tự, phương pháp của chúng tôi cho phép đạt được hiệu suất kỷ lục trong việc chuyển đổi nhiệt thành điện nhờ sự kết hợp độc đáo giữa độ xốp, thành phần pha và tính đồng nhất của cấu trúc. Ngoài ra, phương pháp này còn loại bỏ việc đốt nhiệt độ cao trong thời gian dài được sử dụng trong các phương pháp truyền thống, giúp tiết kiệm năng lượng và mở rộng quy mô sử dụng", - nhà nghiên cứu Zhanna Ermekova cho biết.

Trong tương lai gần, các nhà khoa học sẽ tập trung tìm kiếm các chất phụ gia tối ưu cho vật liệu nano, xác định nồng độ chính xác của chúng và nghiên cứu ảnh hưởng của chất phụ gia đến tính chất nhiệt điện của sản phẩm. Dữ liệu thu được sẽ cho phép phát triển các loại vật liệu dẫn nhiệt hiệu quả và ổn định hơn có thể chịu được nhiệt độ cao.