lämpösähköinen

Skutterudite

Kuutiolliset skutterudiittimateriaalit, jotka ovat muotoa (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3, voivat saavuttaa korkeita ZT-arvoja, koska niiden elektronien liikkuvuus on suuri ja Seebeckin kerroin korkea.

Täyttämättömiä CoSb3-pohjaisia skutterudiitteja haittaa niiden luontainen large LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus, joka alentaa niiden ZT-arvoa. Näissä materiaaleissa on kuitenkin onteloita, joihin voidaan lisätä matalan koordinaation ioneja (yleensä harvinaisia maametalleja). Nämä muuttavat lämmönjohtavuutta tuottamalla lähteitä ristikkofononien sirontaan ja vähentävät ristikon aiheuttamaa lämmönjohtavuutta vähentämättä sähkönjohtavuutta. Tämä saa nämä materiaalit käyttäytymään PGEC:n (phonon-glass, elektronikide) tavoin. Ehdotetaan, että ZT:n optimoimiseksi lämmönjohtavuudesta vastaavien fononien on koettava materiaali kuten lasissa (suuri fononien sironta - alentaa lämmönjohtavuutta), kun taas elektronien on koettava se kuin kide (hyvin vähäinen sironta - säilyttää Sähkönjohtavuus (SBA)Sähkönjohtavuus on fysikaalinen ominaisuus, joka ilmaisee materiaalin kykyä siirtää sähkövarausta.sähkönjohtavuus).

La0.9CoFe3Sb12:n hilanLämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus ja ansioluku

Tutkitaan nanohiukkaskerroksen tuomisen vaikutusta La0.9CoFe3Sb12:een lämmönjohtavuuden vähentämiseksi 550 °C:een asti. LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.Lämmönjohtavuus (l) laskettiin käyttämällä DSC 404 F1 Pegasus^{®® -}ohjelmassa määritettyä lämpökapasiteettia (Ominaislämpökapasiteetti (cp)Lämpökapasiteetti on materiaalikohtainen fysikaalinen suure, joka määräytyy näytteeseen syötetyn lämmön määrän ja siitä aiheutuvan lämpötilan nousun perusteella. Ominaislämpökapasiteetti suhteutetaan näytteen massayksikköön.cp). Ristikkolämmönjohtavuus määritettiin laskemalla sähköinen LämmönjohtavuusLämmönjohtavuus (λ, yksikkö W/(m-K)) kuvaa lämmön muodossa olevan energian kulkeutumista massakappaleen läpi lämpötilagradientin vaikutuksesta (ks. kuva 1). Termodynamiikan toisen lain mukaan lämpö virtaa aina alemman lämpötilan suuntaan.lämmönjohtavuus Wiedemann-Franz-suhteen avulla ja vähentämällä se kokonaislämmönjohtavuudesta.

ZT on suurimmillaan 452 °C:ssa, ja 5 wt-% nanokomposiitti osoittaa korkeinta ZT:tä, joka on lähes 15 % parempi kuin vertailunäytteessä, joka ei sisällä nanohiukkasia (oranssit pisteet). Nämä tulokset osoittavat, että jo optimoituihin skutterudiittijärjestelmiin lisätyt nanohiukkaset voivat edelleen vähentää lämmönjohtavuutta ja siten parantaa ZT:tä laajalla lämpötila-alueella.