最も効率的なサーモエレクトリックが誕生

ノースウェスタン大学の化学者たちは、熱を電気に変換する独自の熱電材料を開発した。

これは同種の材料の中で最高のものであり、その効率はこれまで知られている類似材料の2倍です。人間の生活に必要なエネルギーの3分の2が熱として失われていることを考えると、この発見は世界の産業の発展にとって非常に重要な意味を持つ可能性があります。研究者らの研究成果は、科学誌「ネイチャー」に掲載されています。

論文によると、この新材料はテルル化鉛とテルル化ストロンチウムの粒子と少量のナトリウムから構成されており、環境的に安定したこの材料は、エネルギー生産時に発生する熱の15～20%を有用な電力に変換することができる。

この新素材は、自動車産業や重工業（例えば、ガラス、レンガの製造、石油精製所、石炭火力発電所、ガス火力発電所など）で活用できます。さらに、この高効率熱電発電システムは、大型の内燃機関が常時稼働している大型船舶やタンカーにも適用可能です。

「私たちの熱電システムは、あらゆる温度において世界最高効率です」と、プロジェクトリーダーであり、Nature誌掲載論文の筆頭著者でもあるマーキュリー・カナツィディス氏は述べています。「この材料は、他のどの材料よりも効率的に熱を電気に変換できます。」 カナツィディス氏の同僚であるヴィナヤク・ドラヴィッド氏は、「エネルギー節約の問題をどう解決するのかとよく聞かれます」と付け加えます。「しかし、普遍的な解決策はなく、包括的な解決策が必要です。熱電発電はすべてのエネルギー問題を解決できるわけではありませんが、包括的なアプローチの重要な一部です。」

熱電材料は、物質の異なる領域において異なる温度で電気を生成する能力を持つ物質です。この変換効率は、大きく矛盾する2つの要件によって決まります。効率的な熱電材料は、電気を可能な限りよく伝導し、熱を可能な限り低く伝導する必要があります。

抵抗が非常に低い物質は、熱伝導率が高いと効果的な熱電材料にはなりません。低い熱伝導率と高い電気伝導率を実現するために、科学者たちは材料の構造を改良しました。

専門家たちは、古典的な熱電材料であるテルル化鉛（PbTe）をベースに、テルル化ストロンチウムのナノ結晶を添加することで、材料の秩序構造を破壊しましたが、電気伝導性、ひいては熱伝導性には影響を与えませんでした。

この結果は科学者たちを喜ばせ、近いうちに自動車メーカー、石油精製所、その他の産業施設にとっても、この新素材がエネルギーコストの削減に役立つことが期待できる。