Energia z ciepła odpadowego
Paliwo oznacza wysokie koszty, zarówno pod względem finansowym, jak i w sensie oddziaływania na środowisko naturalne, i jako takie stanowi oczywisty wybór dla zwiększenia sprawności. Duża część energii wykorzystywanej w transporcie ciężarowym, lotniczym i w fabrykach ulega zmarnowaniu w wyniku strat ciepła. Wielkość strat może sięgać nawet 70% energii chemicznej benzyny. Wysokowydajne lekkie moduły stosowane jako przewody spalinowe mogą zamieniać część strat ciepła na energię elektryczną. Projekt "Nanostructured energy-harvesting thermoelectrics based on Mg2Si" (THERMOMAG) obejmuje przede wszystkim samochody ciężarowe, elektrownie i fabryki z uwagi na dostępną tam możliwość przełożenia go na większą skalę. Podstawowym celem naukowym jest zrozumienie zachowania materiałów termoelektrycznych (TE) opartych na Mg2Si, począwszy od początkowego składu aż do właściwości końcowych. Obszarami szczególnego zainteresowania jest technologia i uzyskane struktury, zarówno na mikro-, jak i nanopoziomie. Pośród wielu dotychczasowych osiągnięć w ramach projektu znajdują się analiza łańcucha dostaw magnezu i krzemu, analiza cyklu życia i analiza kosztów i korzyści dla samochodów ciężarowych i osobowych. Badacze przestudiowali domieszki typu n i typu p i wybrali związki HMS (ang. higher manganese silicides) jako materiały alternatywne typu p. Testy w ramach projektu THERMOMAG obejmowały również współpracę międzylaboratoryjną. Produkcja Mg2Si z nanoproszków krzemu okazała się trudnym przedsięwzięciem na każdym etapie. Uzyskanie peletu o pożądanych właściwościach nie było możliwe, ale skuteczną okazała się alternatywna metoda, mieszanie proszków o różnych wielkościach ziaren. Końcowe produkty nanostrukturalne nie posiadały pożądanych właściwości termoelektrycznych, ponadto mogą występować znaczne ograniczenia w stosowaniu nanostruktur w celu poprawy właściwości termoelektrycznych Mg2Si. Badania w tym zakresie są kontynuowane. Z uwagi na ilość energii traconej jako ciepło w wielu gałęziach przemysłu i w wielu procesach technologicznych, pozyskanie energii nawet w niewielkim procencie może wygenerować znaczne oszczędności finansowe. Zmniejszyłoby to również negatywny wpływ na środowisko naturalne. Poza transportem drogowym i lotniczym, korzyść odniosłyby również branża kosmiczna i przemysłowa w ogóle.
Słowa kluczowe
Materiały termoelektryczne, wykorzystanie strat ciepła, nanostruktury, Mg2Si, samochody ciężarowe, statek powietrzny, fabryki
