Bismuth Telluride: อัศจรรย์ของเทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับการสร้างพลังงานจากความร้อน!?

บิสมัท เทลลูไรด์ (Bismuth Telluride) หรือ Bt เป็นสารประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีคุณสมบัติพิเศษอย่างหนึ่ง คือ “เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก” ซึ่งหมายถึงความสามารถในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า และในทางกลับกัน

คุณสมบัติที่น่าสนใจของ Bt

Bt เป็นวัสดุที่โดดเด่นในด้านการนำความร้อนต่ำ (Low Thermal Conductivity) และค่าสัมประสิทธิ์เทอร์โมอิเล็กทริก (Thermoelectric Figure of Merit) สูง ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานเทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริก

ตารางเปรียบเทียบคุณสมบัติของ Bt กับวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกอื่นๆ:

จากตารางจะเห็นได้ว่า Bt มีค่า ZT สูงกว่าวัสดุอื่นๆ ในตาราง แสดงถึงประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นไฟฟ้าที่ดีกว่า นอกจากนี้ ค่าความนำความร้อนของ Bt ที่ต่ำ ยังช่วยให้Bt สามารถรักษาความแตกต่างของอุณหภูมิได้ดีขึ้น

การใช้งาน Bt ในอุตสาหกรรม

ด้วยคุณสมบัติที่โดดเด่น Bt จึงถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น:

• เครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก: Bt ถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องทำความเย็นขนาดเล็ก เช่น ตู้แช่เย็นสำหรับขนส่งอาหาร, เครื่องทำความเย็นสำหรับ CPU และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ

• การสร้างพลังงานจากความร้อนเสีย (Waste Heat Recovery): Bt สามารถแปลงความร้อนที่สูญเปล่าจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง หรือเครื่องจักรหนัก เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ ซึ่งช่วยลดการสิ้นเปลืองพลังงานและลดมลภาวะ

• เซ็นเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิ: Bt สามารถถูกนำมาใช้ในการสร้างเซ็นเซอร์ที่สามารถวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ และยังสามารถทนต่อสภาวะอุณหภูมิสูงได้อีกด้วย

กระบวนการผลิต Bt

Bt มักถูกสังเคราะห์โดยวิธีการหลอม (Melting) และการตกผลึกจากของเหลว (Crystallization from melt) โดยใช้ Bi และ Te ในอัตราส่วนที่เหมาะสม

ขั้นตอนการผลิต Bt:

1. การเตรียม Bi และ Te: Bi และ Te จะถูกทำความสะอาดและชั่งน้ำหนักให้ได้ตามอัตราส่วนที่ต้องการ

2. การหลอม (Melting): Bi และ Te จะถูกหลอมรวมกันใน crucible ที่ทนต่อความร้อนสูง

3. การตกผลึกจากของเหลว (Crystallization from melt): ส่วนผสมที่หลอมเหลวจะถูกทำให้เย็นลงอย่างช้าๆ เพื่อให้เกิดการตกผลึกเป็น Bt

4. การตัดและขัด: Bt จะถูกตัดและขัดเพื่อให้ได้ขนาดและรูปร่างตามที่ต้องการ

บทสรุป

Bt เป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงในการนำไปใช้ในเทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริก ด้วยคุณสมบัติพิเศษอย่าง “เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก” และความสามารถในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้า Bt จึงถูกคาดหวังว่าจะเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีเพื่ออนาคตที่ยั่งยืน

รายละเอียดเพิ่มเติม

• จุดหลอมเหลว: 590 °C
• ความหนาแน่น: 7.9 g/cm³
• สี: สีดำเงิน