2010考研英语历年真题来源报刊阅读:热电学

热电学：每一小部分都是有用的

有人认为，在发电过程中，其中大约有60%的能量在其转化成电能时被浪费掉。无论从消费者的实际花费， 还是从用化石燃料发电所引起的气候变化的角度而言，使用能源的代价都是很高的。如果把浪费掉的很小的一部分热能转换为有用的能量，这都是件好事。

美国物理学会本周在巴尔的摩举行的例会上，密歇根州立大学的Mercouri Kanatzidis建议，把热电转化装置安装在烟囱和车辆排气管上，从而获得更多可用能源。

这项技术已经研发出好多年了。如果电导体一段加热，另一端不加热，就会在电导体两端产生少量的电压。把两种不同的金属或其他非金属电导体连在一起，进行加热，也会产生一定的电压。这样的装置被称为热电偶，现在通常由半导体材料制成。这些热电偶被广泛用作温度计。如果它们的造价再低一些，或效用再高一些，或同时降低造价、提高效用，就可以用它们来发电了。

Kanatzidis博士正在研发的一种新型热电材料，可以将原本会浪费掉的热能中的20%转化为电能。他目前面临的困难是，要找到一种物质，同时是很好的电导体又是热的不良导体。

这两种属性决定着热电材料的“品质因数”。“品质因数”是用来描述用热电材料所制成的元器件的输出功率的单位。Kanatzidis博士团队的目标就是研制出“品质因数”更高的热电材料。

由于固体的导电性能由其晶体结构所决定，Kanatzidis博士团队于是实验新的原子晶格。具体来说，他们就是在研究一种叫做“硫系化合物”的化学品，其成分包括氧、硫、砷、碲。这些元素被认为很适于热电应用，因为它们的结构能够在阻挡热流的同时允许电子流通过。因此，它们具有很高的“品质因数”。Kanatzidis博士团队正在研究能够使这些化合物适当结晶的方法。

Kanatzidis博士认为，随着化石燃料价格上涨，即便是当前的热电装置，也可以变得更经济实用。在美国，交通运输所需能源占能源消耗总量的四分之一。在机动车排气管上安装小型的热电装置，可以节省另外10%的燃料。这部分燃料所包含的能量，在混合燃料发动机或电动发动机运转的过程中，通过位于发动机上的电池充电，被部分的再次利用，成为循环能量，从而不至于在诸如刹车这样的能量流动过程中白白流失。同理，在发电厂的烟囱上安装热电装置，就可以收集更多的能量，从而发更多的电。

热电装置还可以用于其他领域，比如太阳能电池和太阳能加热系统。除此以外，还可以用在地热发电厂和核电站。Kanatzidis博士认为，热电装置可以收集发电过程中产生的热能，并将其转化为其他可用能量。俭以防匮。