导读 发电厂、工厂、汽车发动机——所有消耗能源的事物都会产生热量，而这些热量大部分都被浪费了。热电设备可以捕获这些浪费的热量并将其转化为...
发电厂、工厂、汽车发动机——所有消耗能源的事物都会产生热量，而这些热量大部分都被浪费了。热电设备可以捕获这些浪费的热量并将其转化为电能，但其生产成本过高且复杂。
圣母大学航空航天和机械工程系先进材料与制造学院教授张延良和来自多机构团队的同事设计了一种基于墨水的制造方法，使大规模且经济高效地制造高效热电装置成为可能。
他们的研究结果最近发表在《能源与环境科学》杂志上。
“利用我们新颖的墨水配方和加工技术，我们能够生产出一种材料，这种材料在将废热转化为电能方面比以前任何用墨水生产的设备都更有效，”张说。“利用这种方法，我们可以制造各种尺寸的设备——几微米厚的薄膜或大到足以收集发电厂废热的设备。”
为了将热量转化为电能，热电装置需要热侧和冷侧。电流应该能够顺利地流过材料，但热量则不能，因为这样会消除装置有效运行所需的温度梯度。
张说，具有这些独特性能的材料以前是通过劳动和能源密集型的工艺生产的，缺乏统一性和可扩展性。
该团队的墨水“配方”将热电粒子与溶剂和碲混合，碲是一种添加剂，可以减少材料中的缺陷，并有助于压实和固化最终的复合材料。与以前的方法相比，该团队的基于墨水的生产技术还使他们能够更好地控制材料的微观结构和最终的 3D 几何形状。
如果有电力，热电设备还可用于无排放和无制冷剂的冷却。
张教授表示： “我们相信，我们的研究成果对废热回收、提高能源效率、减少二氧化碳排放以及环保的固态冷却和制冷具有巨大的前景。”
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