Vật liệu nhiệt điện mới sẽ được thử nghiệm trong các sản phẩm của BMW, Ford và Chevrolet cuối mùa Hè này.
Ít nhất 2/3 nhiên liệu xăng được sử dụng trong ô tô và xe tải bị lãng phí bởi nhiệt. Vật liệu nhiệt điện, vật liệu bán dẫn chuyển nhiệt thành điện, sẽ có thể hấp thu nhiệt thải này, giảm nhu cầu năng lượng của xe và cải thiện tiết kiệm nhiên liệu ít nhất 5%. Tuy nhiên hiệu suất thấp và giá thành cao của các vật liệu nhiệt điện hiện hành đã khiến các thiết bị này không thể đưa vào sử dụng thực tế trong các phương tiện giao thông.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu đang lắp ráp các mẫu máy phát nhiệt điện đầu tiên để thử nghiệm trong xe ô tô thương mại và xe thể thao đa chức năng (SUV). Thiết bị này là đỉnh cao của các tiến bộ được tạo ra độc lập tại hãng sản xuất nhiệt điện BSST tại Irwindale, California và tại phòng nghiên cứu phát triển toàn cầu của General Motors (GM), Michigan. Các công ty này đều dự định lắp đặt và thử nghiệm mô hình đầu tiên vào cuối mùa hè này, thử nghiệm BSST thử nghiệm trên xe của BMW và Ford, và GM thử nghiệm trên xe SUV Chevrolet. BSST đang sử dụng các vật liệu mới. Bismut telurit, một loại nhiệt điện thông thường, chứa telurit đắt tiền và hoạt động ở nhiệt độ lên tới 250oC, trong khi máy phát điện nhiệt điện có thể lên tới 500oC. Vì vậy BSST đang sử dụng một dòng nhiệt điện khác, kết hợp hafini và ziriconi, có thể hoạt động tốt ở nhiệt độ cao. Điều này làm tăng hiệu suất của máy phát điện lên 40%. Với GM, các nhà nghiên cứu đang lắp ráp một mẫu thử nghiệm cuối cùng dựa trên một loại vật liệu nhiệt điện đầy hứa hẹn gọi là skutterudite. Loại vật liệu này rẻ hơn telurit và hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ cao. Các mô hình vi tính của GM cho thấy trong xe thử nghiệm Chevrotlet Suburban, thiết bị này có thể tạo ra 350 W, cải thiện tiết kiệm nhiên liệu 3%.
Theo Gregory Meisner, nhà khoa học của GM, chế tạo skutterudite, hợp chất của coban và asen pha với các nguyên tố hiếm như Ytebi, là một quá trình phức tạp và tốn nhiều thời gian, đồng thời đưa hợp chất này vào các thiết bị là rất khó khăn. Thách thức quan trọng là tạo ra sự tiếp xúc nhiệt và điện tốt. Gradien nhiệt độ lớn trong thiết bị đặt áp lực cơ học lên giao diện tiếp xúc nhiệt điện. Ngoài ra, việc tham gia của các vật liệu khác nhau tạo ra điện trở, làm nóng mặt tiếp xúc, làm suy biến thiết bị. Theo Gregory Meisner, bằng việc chọn lựa các vật liệu thích hợp, có thể tác động tới điện trở. Thách thức đang đặt ra là tìm công thức chính xác cho các vật liệu, cả vật liệu bán dẫn nhiệt điện và vật liệu tiếp xúc.
DT (Theo NASATI, TechnologyReview.com, 25/05/2011)