Introducción
Las sustancias termoeléctricas son materiales prometedores para aprovechar el calor residual. Ejemplos de ello serían la generación de energía eléctrica mediante la conversión del calor de los gases de escape de los automóviles, o de los dispositivos de refrigeración utilizados en las centrales eléctricas. Las propiedades físicas más importantes son el 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 (S) y la conductividad térmica δ). La conocida figura de mérito (Z) describe la eficiencia de estos materiales:
ZT = (S2 λ-1)
con
σ= DensidadThe mass density is defined as the ratio between mass and volume. densidad
T = temperatura
De la fórmula se deduce que para un valor Z elevado, el material debe tener un efecto Seebeck elevado y un valor de conductividad térmica bajo.
El PbTe es un candidato potencial para este tipo de aplicaciones, ya que tiene un 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 moderado y una conductividad térmica relativamente baja
Resultados y debate
El calor específico de las muestras de PbTe se midió con el NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® en el intervalo de temperaturas de RT a 300°C utilizando el método de relación.
La figura 1 representa la curva 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 de la muestra de PbTe. Los valores de calor específico se encuentran en el intervalo de 0,15 J/(g*K) a 0,16 J/(g*K), que es típico para este material.
La difusividad térmica del PbTe se midió con el NETZSCH LFA 457 MicroFlash®. La conductividad térmica puede calcularse aplicando la siguiente fórmula
con
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 = calor específico
ρ = densidad
λ = difusividad térmica
La figura 2 muestra las curvas de difusividad térmica, calor específico y conductividad térmica.
Resumen
La difusividad térmica y el calor específico del PbTe se midieron con instrumentos LFA y DSC, respectivamente. La conductividad térmica, que es una propiedad física muy importante para evaluar la eficiencia de los materiales termoeléctricos, se calculó utilizando estos datos junto con la densidad del material. El PbTe mostró la esperada disminución de la conductividad térmica con el aumento de la temperatura, como se observa normalmente en otros materiales semiconductores.