06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
Отключване на оползотворяването на отпадна топлина: Калциевите кобалтити в авангарда на термоелектрическите иновации
Тъй като светът е изправен както пред енергийна криза, така и пред нарастваща загриженост за околната среда, нуждата от чисти, възобновяеми и ефективни енергийни решения е по-спешна от всякога. Въпреки че източници като слънчевата и вятърната енергия вече се използват, те имат ограничения, като например зависимост от метеорологичните условия и разходи за инфраструктура.
Една от обещаващите алтернативи е термоелектрическото (ТЕ) събиране на енергия - технология, която използва ефекта на Зеебек за преобразуване на отпадна топлина директно в електричество. Това я прави особено привлекателна за промишлеността и превозните средства, където често се губят large количества топлина.
Сред оксидите, които се изследват за високотемпературни термоелектрически приложения, калциевите кобалтити се открояват поради изключителната си термична стабилност и анизотропни транспортни свойства. Въпреки това подобряването на тяхната термоелектрическа ефективност в поликристална форма остава предизвикателство.
Нов път за термоелектричните оксиди
В неотдавнашната статия "Advances in Texturing and Thermoelectric Properties of a Calcium Cobaltite Ceramic via Combined Spark Plasma Sintering and Spark Plasma Texturing", публикувана в Advanced Functional Materials, се представя иновативна двуетапна стратегия за подобряване на термоелектрическите характеристики на поликристална керамика от калциев кобалтит ([Ca₂CoO₃-δ]₀.₆₂[CoO₂], обикновено наричана CCO).
Изследователите са постигнали силно текстурирана микроструктура тип "тухлена стена" с изключително подреждане на зърната чрез комбиниране на искрово плазмено синтероване (SPS) - бърз и ефективен метод за предварително синтероване, който осигурява висока плътност, с искрово плазмено текстуриране (SPT) - модифицирана конфигурация без ръбове, която позволява на зърната да се деформират свободно.
Тази оптимизирана архитектура значително подобрява преноса на заряд в равнината, като същевременно намалява топлопроводимостта, което позволява на керамиката да постигне рекордна стойност на коефициента на полезно действие(ZT) от 0,49 при 1073 K.
NETZSCH Термичният анализ е от съществено значение за определянето на ZT
В това проучване лабораториите на NETZSCH Analyzing & Testing предоставиха високоточните термични измервания, необходими за определяне на свойствата на термичния транспорт. Топлинната дифузия е измерена с NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, а специфичният топлинен 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) е определен с NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® . Тези стойности бяха от съществено значение за изчисляване на коефициента на топлопроводност (λ) и в крайна сметка на коефициента на полезно действие(ZT) - ключов показател за термоелектрическата ефективност.
За да се запознаете с всички експериментални подробности, анализа на данните и последиците от този иновативен подход към проектирането на термоелектрични материали, ви каним да прочетете оригиналната публикация.
Благодарности
Бихме искали да благодарим на екипите на Института по физикохимия и електрохимия към Университета "Лайбниц" в Хановер (Германия), на катедрата по химично инженерство "Волфсон" и на енергийната програма "Гранд Технион" (Технион, Израел), както и на Техническия университет в Дармщат (Германия) за включването на NETZSCH Analyzing & Testing в това ново съвместно научноизследователско усилие. Горди сме, че подкрепихме изследването с нашия опит в областта на термичния анализ и инструментариума, осигурявайки високоточни данни, които са от съществено значение за точната оценка на термоелектричните характеристики на материала.
Финансирането на тази публикация със свободен достъп беше осигурено и организирано от Projekt DEAL.
Научете повече за NETZSCH DSC и LFA инструменти за високотемпературни приложения
