06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
Frigørelse af genvinding af spildvarme: Kalciumkobaltit i spidsen for termoelektrisk innovation
Da verden står over for både en energikrise og voksende miljøproblemer, er behovet for rene, vedvarende og effektive energiløsninger mere presserende end nogensinde. Selvom kilder som sol- og vindenergi allerede er i brug, har de begrænsninger som f.eks. vejrafhængighed og infrastrukturomkostninger.
Et lovende alternativ er termoelektrisk (TE) energihøst - en teknologi, der bruger Seebeck-effekten til at omdanne spildvarme direkte til elektricitet. Det gør den særlig attraktiv for industrier og køretøjer, hvor large mængder af varme ofte går tabt.
Blandt de oxider, der udforskes til termoelektriske anvendelser ved høje temperaturer, skiller calciumkobalitter sig ud på grund af deres enestående termiske stabilitet og anisotropiske transportegenskaber. Det er dog stadig en udfordring at forbedre deres termoelektriske effektivitet i polykrystallinsk form.
En ny vej for termoelektriske oxider
Den nylige artikel "Advances in Texturing and Thermoelectric Properties of a Calcium Cobaltite Ceramic via Combined Spark Plasma Sintering and Spark Plasma Texturing", der blev offentliggjort i Advanced Functional Materials, præsenterer en innovativ totrinsstrategi for at forbedre den termoelektriske ydeevne af polykrystallinsk calciumkobaltitkeramik ([Ca₂CoO₃-δ]₀.₆₂[CoO₂], almindeligvis omtalt som CCO).
Forskerne opnåede en meget struktureret "murstensvæg"-mikrostruktur med enestående kornjustering ved at kombinere gnistplasmasintring (SPS), en hurtig og effektiv præ-sintringsmetode, der sikrer høj fortætning, med gnistplasmatexturering (SPT), en modificeret, kantfri konfiguration, der gør det muligt for korn at deformere frit.
Denne optimerede arkitektur forbedrer ladningstransporten i planet betydeligt, samtidig med at den reducerer varmeledningsevnen, hvilket gør det muligt for keramikken at opnå et rekordhøjtZT-tal på 0,49 ved 1073 K.
NETZSCH Termisk analyse er afgørende for ZT-bestemmelse
I denne undersøgelse leverede NETZSCH Analyzing & Testing-laboratorierne de termiske målinger med høj præcision, der var nødvendige for at bestemme de termiske transportegenskaber. Den termiske diffusivitet blev målt med NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, og den specifikke varmekapacitet (Specifik varmekapacitet (cp)Varmekapacitet er en materialespecifik fysisk størrelse, der bestemmes af den mængde varme, der tilføres prøven, divideret med den resulterende temperaturstigning. Den specifikke varmekapacitet er relateret til en masseenhed af prøven.cp) blev bestemt med NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® . Disse værdier var afgørende for beregningen af varmeledningsevnen (λ) og i sidste ende værditilvæksten(ZT)- nøgleindikatoren for termoelektrisk effektivitet.
For at udforske de fulde eksperimentelle detaljer, dataanalysen og konsekvenserne af denne innovative tilgang til termoelektrisk materialedesign inviterer vi dig til at læse den originale publikation.
Taknemmelighed
Vi vil gerne takke holdene på Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Leibniz University Hannover (Tyskland), Wolfson Department of Chemical Engineering og Grand Technion Energy Program (Technion, Israel) samt Technical University of Darmstadt (Tyskland) for at inddrage NETZSCH Analyzing & Testing i denne nye fælles forskningsindsats. Vi er stolte af at have støttet undersøgelsen med vores ekspertise inden for termisk analyse og instrumentering, der giver data med høj præcision, som er afgørende for den nøjagtige evaluering af materialets termoelektriske ydeevne.
Open access-finansiering til denne publikation blev muliggjort og organiseret af Projekt DEAL.
Læs mere om NETZSCH DSC- og LFA-instrumenter til applikationer med høj temperatur
