眾所周知，熱電材料可以將熱量轉化為電能，由所謂的塞貝克效應造成，因兩端溫差會產生電壓。然而熱能在轉化為電能過程中會損耗大量能量。

在塞貝克效應中，衡量熱電轉化效率的數值被稱為ZT值，熱電材料的ZT值越高，其熱電性能就越好。在過去，科學家們研發出最好的熱電材料ZT值最高只有2.8。而今天來自奧地利維也納大學的科學家已經成功地開發出ZT值為6的熱電新材料，讓熱電轉化率得到重大突破。該新型材料是由硅，鐵，釩，鎢和鋁薄層構成。

維也納大學研究所的恩斯特·鮑爾教授表示，一種好熱電材料必須滿足兩種難以取舍的要求，一方面要盡可能地導電，而另外一方面要盡可能少傳熱量。這款新型材料不但可以應用在熱電轉化領域，還可以用來為傳感器甚至是小型計算機處理器提供能量，未來應用會很廣泛。

在物理學中，電導率一般和導熱率相輔相成，電導率高的材料自然會導熱率高。而恩斯特·鮑爾卻相信肯定會有更好的熱電材料，只不過我們還沒有發現，為了尋找新一代熱電材料，恩斯特·鮑爾從6年前的2013年就開始研究起各種各樣不同的熱電材料，再經過數千次試驗后，發現按一定比例的硅，鐵，釩，鎢和鋁組合是最佳的熱電材料。

據悉，新研究已發表在《自然》雜志上。新型熱電材料中的鐵原子以嚴格規則方式排列在所謂的面心立方晶格中，兩個鐵原子之間距離是相同的，不過當它們被涂到硅上時，立刻會發生一些令人驚訝的變化，兩個鐵原子可能彼此相鄰，這改變了電子結構，意味著電子能在材料中自由移動，獲得非常低的電阻，然后導熱率卻不變。

相關延伸：

快能幫APP訊：100%的能源目標和任務正在以令人眼花繚亂的速度在全美推廣，但在紐約州州長安德魯·科莫的領導下，紐約已成為東海岸的領頭羊。多年來，在紐約改革能源愿景計劃下，該州一直在積極推動能源從化石燃料向可再生能源未來的轉型。現在，隨著氣候領導和社區保護法的通過和簽署，該州將在2050年前消除溫室氣體凈排放。這一愿景遠遠超出了備受關注的雄心勃勃的太陽能和風能政策，愿景同時還考慮了清潔的地熱能。

地熱-太陽能聯合發電示意圖(鄭克棪教授供圖)

凈零的意義不僅僅是將基于碳的電力轉移，它也意味著遠離碳基的供暖和制冷。紐約四分之一的排放物來自住宅和商業建筑，它們燃燒天然氣或燃油取暖。這些系統需要進行改造，以使用零碳電力或可再生能源地熱能。

為此，該州采取了全美最激進的地熱獎勵措施。地源熱泵(或地熱)系統在地層與建筑物之間傳遞熱能，用以供暖和制冷，而不產生任何有害的排放或額外的燃料。通過地源熱泵補貼計劃，紐約州能源研究和發展局提供了2650萬美元用于安裝這種領先的可再生能源技術。

同時，房主可以獲得30%的聯邦稅收抵免，由此可以看出為什么地熱是該州增長最快的可再生能源。另外，公用事業公司也在支持地源熱泵安裝，ConEd向韋斯切斯特縣的業主提供高達5000美元的資金，用于購買清潔的地熱系統。

這些激勵措施使地熱價格比以往任何時候都更可負擔，但這并不是最終結果。太陽能是地熱的完美補充，由于對太陽能同樣慷慨的激勵，房主也可以同時使用太陽能以節省大量資金。

當同時安裝時，地源熱泵與太陽能電池板能很好地配合工作。地源熱泵利用太陽能電池板生產的電能調節家庭的溫度。這是一個完全綠色的系統，在不排放任何危險的溫室氣體的情況下，照顧家庭的大部分能源使用。地熱能與太陽能不是競爭的關系，而是相輔相成，減少家庭的碳排放。

將太陽能和地熱結合在一起，使房主能夠最大限度地利用這兩種技術的好處，同時也為他們提供了增強能源獨立性的額外好處，此外，還能幫助家庭擺脫不斷上漲的公用事業費用。當居民找到一家有能力為這些內部裝修提供資金的公司時，他們有能力分期償還投資，并且從第一天就看到節省的效果。

人們對紐約在地熱市場上為其提供的機會感到興奮。當把地熱能和太陽能機會結合起來，綠色家庭將使紐約的天空格外亮麗。

(編譯/中國地源熱泵產業聯盟鄭帆)