废热是一种很有前途的可再生能源。然而，历史上利用热量产生能量的效率远低于水力发电，风能或太阳能。尽管有许多材料可用于从废热中产生能量，但它们都遭受着从低稳定性到低效率的各种问题。然而，大量工业产生大量废热的事实推动了对该领域的研究。

北海道大学电子科学研究所(RIES)的大田弘道教授领导的一组科学家最近开发了一种层状氧化钴，其室温下的金属氧化物具有创纪录的热电性能。他们的发现发表在Journal of Materials Chemistry A上。

热电转换由塞贝克效应驱动：当导电材料之间存在温差时，会产生电流。从历史上看，金属氧化物的热电转换效率非常低。然而，由于其基于金属的环境兼容性，因此非常需要基于金属氧化物的热电器件。器件的热电转换效率取决于称为热电品质因数(ZT)的关键因素。

Hiromichi Ohta的研究小组开发了一种层状氧化钴，该氧化钴具有较高的ZT值，并且在一定范围的工作温度下均稳定。众所周知的钠-钴氧化物(钠和钴的氧化物层交替出现)显示出非常低的ZT(约0.03)，但是Ohta研究小组开发的材料的ZT为0.11。该基团用其他碱金属或碱土金属代替了钠：钙，锶和钡。

层状钡钴氧化物材料在室温下显示出创纪录的ZT为0.11。ZT的增加直接由钡的导热系数降低引起。正如科学家所假设的那样，原子量越大，热导率越低，导致ZT越高。这是由于以下事实：较重的原子抑制了由加热引起的氧化钴层中的振动。需要进一步的研究以优化材料的成分以获得更高的功效和稳定性，并确定最有用的实际应用。

原子质量与热电品质因数(ZT)之间的相关性。随着碱金属或碱土金属的原子量增加，ZT也增加。橙，钙;黄色，钠 紫色，锶 绿色，钡。图片来源：Yugo Takashima等人，《材料化学杂志》 A，2020年10月13日

大田弘道是北海道大学RIES的功能薄膜材料实验室的负责人。他的研究领域包括热电学，热电调制，光电学和电离电子学。

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