进入21世纪以来,随着全球工业化进程的推进,天然气、石油、煤炭等能源持续消耗,且煤炭、石油等化石燃料在使用时会排放出大量的有害物质,严重污染大气环境、水土资源等,进而影响到人类的身体健康和生活质量。能源紧缺、环境污染等问题日益凸显,在此背景下,全球各国对新型环保能源替代材料的重视度不断提升。
热电材料是一种通过热电效应来实现热能和电能直接转换的半导体功能材料,其主要特点是对环境无污染、能源利用率高等,热电材料的开发和应用有望缓解人类目前所面临的能源危机和环境污染两大难题。受市场前景吸引,美国能源部、日本宇宙航天局等部门已经将热电技术列入中长期能源开发计划,我国也将热电技术列入到国家重点基础研究发展计划(973)中。随着全球研究的不断深入,热电材料的应用领域不断扩展,行业规模逐渐扩大。
根据新思界产业研究中心发布的《
2020年中国热电材料行业经营数据监测及发展前景展望分析报告》显示,热电材料行业是一个新兴产业,其应用主要包括温差发电和温差制冷,在电子制冷、汽车尾气处理、特殊电源、余热发电、精密制冷器件等领域有着良好的应用前景。全球范围内,从事热电材料研究和生产的企业有KELK、MELCOR、RMT、Hi-Z、KOMATUS等。中国范围内,中科院物理所是国内最早研究半导体热电材料的单位。
热电材料的种类繁多,根据材料不同来划分,热电材料可分为半导体热电材料、金属合金型热电材料、方钴矿型热电材料等,其中金属合金型热电材料是目前研究较为成熟并且已经用于热电设备中的主要材料,包括n型Bi-Sb合金、Bi2Te3、Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrS等材料。
Bi2Te3基热电材料是以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料,按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长而得到。材料的ZT值决定了热电材料的发电效率,在低品位废热<400℃在回收利用范围上,Bi2Te3基热电材料的ZT值是最高的,目前Bi2Te3基热电材料已经实现商业化生产。
新思界
行业分析人士表示,随着全球能源日益紧缺,以及环境污染日渐加剧,新型环保能源替代材料得到了全球各国的重视,在此背景下,全球各国对热电材料的研究不断深入。热电材料主要应用在温差发电、温差制冷等领域,随着研究的不断深入,热电材料的应用领域将不断扩展。整体来看,未来热电材料市场应用前景较好。