Termoeléctricos
Skutterudite
Los materiales cúbicos de skutterudita de la forma (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3, tienen un potencial de altos valores ZT debido a su alta movilidad de electrones y alto Coeficiente SeebeckEl coeficiente Seebeck es la relación entre la tensión termoeléctrica inducida y la diferencia de temperatura entre dos puntos de un conductor eléctrico.coeficiente Seebeck.
Las skutteruditas sin relleno a base de CoSb3 se ven perjudicadas por su conductividad térmica inherente large, que reduce su valor ZT. Sin embargo, estos materiales contienen huecos en los que pueden insertarse iones de baja coordinación (normalmente elementos de tierras raras). Éstos alteran la conductividad térmica al producir fuentes para la dispersión de fonones de la red y disminuyen la conductividad térmica debido a la red sin reducir la conductividad eléctrica. Esto hace que estos materiales se comporten como un PGEC (phonon-glass, cristal de electrones). Se propone que, para optimizar la ZT, los fonones responsables de la conductividad térmica deben experimentar el material como lo harían en un vidrio (alto grado de dispersión de fonones - disminución de la conductividad térmica) mientras que los electrones deben experimentarlo como un cristal (muy poca dispersión - mantenimiento de la conductividad eléctrica).
Conductividad térmica de la red y figura de mérito de La0.9CoFe3Sb12
Se investiga el efecto de introducir una capa de nanopartículas en La0.9CoFe3Sb12 para reducir la conductividad térmica hasta 550°C. La conductividad térmica (l)se calculó utilizando la capacidad calorífica (Capacidad calorífica específica (cp)La capacidad calorífica es una magnitud física específica de un material, determinada por la cantidad de calor suministrada a la probeta, dividida por el aumento de temperatura resultante. La capacidad calorífica específica está relacionada con una unidad de masa de la muestra.cp) predeterminada en el DSC 404 F1 Pegasus®®. La conductividad térmica de la red se halló calculando la conductividad térmica eléctrica mediante la relación Wiedemann-Franz y restándola de ltotal.
A 452°C, la ZT presenta su máximo, y el nanocompuesto con un 5% en peso muestra la ZT más alta, con una mejora de casi el 15% sobre la de la muestra de control que no contiene nanopartículas (puntos naranjas). Estos resultados demuestran que las nanopartículas introducidas en sistemas de skutterudita ya optimizados pueden reducir aún más la conductividad térmica y, por tanto, mejorar el ZT dentro de un amplio rango de temperaturas.
