PbTe - термоелектричен материал Топлинен капацитет и топлопроводимост

Въведение

Термоелектричните вещества са обещаващи материали за събиране на отпадна топлина. Примери за това са производството на електрическа енергия чрез преобразуване на топлината от отработените газове на автомобилите или от охлаждащите устройства, използвани в електроцентралите. Важни физични свойства, които трябва да се вземат предвид, са така наречените коефициент на Зеебек (S) и топлопроводимост δ). Добре познатият коефициент на полезно действие (Z) описва ефективността на такива материали:

ZT = (S2 λ-1)

с

σ = плътност
T = температура

От формулата може да се заключи, че за висока стойност на Z материалът трябва да има висок ефект на Зеебек и ниска стойност на топлопроводимостта.

PbTe е потенциален кандидат за такива приложения, тъй като има умерен коефициент на Зеебек и относително ниска топлопроводимост

1) Стойности на топлинния капацитет (Специфичен топлинен капацитет (cp)Топлинният капацитет е физична величина, специфична за материала, която се определя от количеството топлина, подадено на образеца, разделено на полученото увеличение на температурата. Специфичният топлинен капацитет се отнася за единица маса на образеца.cp) за PbTe

Резултати и обсъждане

Специфичната топлина на PbTe образците е измерена с NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® в температурния диапазон от RT до 300°C по метода на съотношението.

На фигура 1 е представена Специфичен топлинен капацитет (cp)Топлинният капацитет е физична величина, специфична за материала, която се определя от количеството топлина, подадено на образеца, разделено на полученото увеличение на температурата. Специфичният топлинен капацитет се отнася за единица маса на образеца.cp кривата на PbTe пробата. Стойностите на специфичната топлина са в диапазона от 0,15 J/(g*K) до 0,16 J/(g*K), което е типично за този материал.

Топлинната дифузия на PbTe е измерена с помощта на NETZSCH LFA 457 MicroFlash®. Топлопроводността може да се изчисли, като се приложи следната формула:

λ(T) = a(T) ∙ Специфичен топлинен капацитет (cp)Топлинният капацитет е физична величина, специфична за материала, която се определя от количеството топлина, подадено на образеца, разделено на полученото увеличение на температурата. Специфичният топлинен капацитет се отнася за единица маса на образеца.cp(T) ∙ ρ(T)

с

Специфичен топлинен капацитет (cp)Топлинният капацитет е физична величина, специфична за материала, която се определя от количеството топлина, подадено на образеца, разделено на полученото увеличение на температурата. Специфичният топлинен капацитет се отнася за единица маса на образеца.cp = специфична топлина
ρ = плътност
λ = топлинна дифузия

На фигура 2 са показани кривите на топлинната дифузия, специфичната топлина и топлопроводността.

2) Криви на топлопроводността, топлинната дифузия и специфичната топлина на PbTe

Резюме

Топлинната дифузия и специфичната топлина на PbTe бяха измерени съответно с LFA и DSC апаратура. Термопроводимостта, която е много важно физично свойство за оценка на ефективността на термоелектрическите материали, е изчислена, като са използвани тези данни заедно с плътността на материала. PbTe показа очакваното намаляване на топлопроводимостта с увеличаване на температурата, както обикновено се наблюдава при други полупроводникови материали.

Related Application Notes