29.04.2025 by Dr. Chiara Baldini
Превръщане на отпадната топлина в енергия с помощта на наноленти - повишаване на ефективността на термоелектриците
В съвременното материалознание прецизното структурно инженерство в наномащаб е много важно за оптимизиране на работата на керамичните композити в различни приложения, включително електроника, управление на топлината и особено термоелектрически материали. Основно предизвикателство в тази област е създаването на контролирани асиметрични структури, които оптимизират насочените свойства и функционалната ефективност.
Неотдавнашното съвместно проучване "Асиметрично структуриране на керамичен композит чрез ко-електроспиране на натриев кобалтит и калциев кобалтит", публикувано в Journal of the American Ceramic Society, представлява значителен напредък в преодоляването на това предизвикателство. Изследователите от Института по физикохимия и електрохимия към Университета "Лайбниц" в Хановер (Германия) и катедрата по химично инженерство "Волфсон" към Технологичния институт "Технион-Израел" (Хайфа, Израел) използват иновативен метод за производство, наречен ко-електроспининг. Тази усъвършенствана разновидност на електроспининга позволи прецизното получаване на композитни нанорибони, състоящи се от натриев кобалтит (NaCo₂O₄) и калциев кобалтит (Ca₃Co₄O₉). Подходът осигурява точен контрол върху микроструктурата и текстурата на керамиката, създавайки материали, специално пригодени за подобряване на термоелектрическите характеристики.
Усъвършенствано охарактеризиране с NETZSCH DSC и LFA: ключ към ефективността на термоелектриците
Лабораторията ни в NETZSCH Analyzing & Testing предостави специализиран термичен анализ, който е от съществено значение за това изследване. По-конкретно, равнинната и извънплоскостната топлопроводимост (λ) беше точно определена въз основа на топлинната дифузия, измерена с помощта на NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, и стойностите на специфичния топлинен капацитет, получени с NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® .
Тези измервания допринесоха за цялостната оценка на топлинното поведение на композита.
Изследването показа повишена термоелектрическа ефективност, с фактор на мощността 9,9 μW/cm²K² и стойност на ZT 0,49 при 1073 K, надвишаваща предварително съобщените стойности за подобни материали на основата на кобалтит. Тези подобрения са свързани с повишената електропроводимост, възможна благодарение на оптимизираните свойства на носителите на заряд в наноструктурирания композит.
Това изследване е пример за това как ефективното сътрудничество между академичните институции и специализираните аналитични лаборатории може да ускори напредъка в технологията на керамичните материали.
Благодарности
С благодарност признаваме съвместните изследвания на Института по физикохимия и електрохимия към Университета Лайбниц в Хановер (Германия) и катедрата по химично инженерство Wolfson и енергийната програма Nancy & Stephan Grand Technion (GTEP) към Технологичния институт Technion-Israel (Хайфа, Израел). Гордеем се, че подкрепихме това проучване, като предоставихме своя експертен опит и модерна апаратура в областта на термичния анализ.
Научете повече за NETZSCH DSC и LFA инструменти за високотемпературни приложения
