termoelektrinen
Skutteruditiitti
Kubisen skutterudiitin muotoiset materiaalit, joiden kaava on (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃, voivat saavuttaa korkeita ZT-arvoja niiden suuren elektronien liikkuvuuden ja korkean Seebeck-kertoimen ansiosta.
Täyttämättömien CoSb₃-pohjaisten skutterudiittien haittapuolena on niiden luonnostaan 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. Nämä materiaalit sisältävät kuitenkin onteloita, joihin voidaan sijoittaa matalan koordinaation ioneja (yleensä harvinaisia maametalleja). Nämä ionit muuttavat lämmönjohtavuutta luomalla lähteitä hilafononien sironnalle ja vähentävät hilan aiheuttamaa lämmönjohtavuutta ilman, että Sähkönjohtavuus (SBA)Sähkönjohtavuus on fysikaalinen ominaisuus, joka ilmaisee materiaalin kykyä siirtää sähkövarausta.sähkönjohtavuus heikkenee. Tämän vuoksi nämä materiaalit käyttäytyvät kuin PGEC (fononilasi, elektronikide). On ehdotettu, että ZT-arvon optimoimiseksi lämmönjohtavuudesta vastaavien fononien on kuljettava materiaalin läpi samalla tavalla kuin lasissa (voimakas fononien sironta – mikä alentaa lämmönjohtavuutta), kun taas elektronien on kuljettava materiaalin läpi kuin kristallissa (hyvin vähäinen sironta – mikä säilyttää sähkönjohtavuuden).
La0,9CoFe3Sb12:n hilalämpöjohtavuus ja suorituskykyindeksi
Tutkitaan nanopartikkelikerroksen lisäämisen vaikutusta La0,9CoFe3Sb12:een lämmönjohtavuuden vähentämiseksi lämpötiloissa jopa 550 °C. 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 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), joka oli määritetty etukäteen DSC 404 F1 Pegasus®®. Hilan 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 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-Franzin yhtälön avulla ja vähentämällä se kokonaislämmönjohtavuudesta (ltotal).
Lämpötilassa 452 °C ZT-arvo saavuttaa maksimiarvonsa, ja 5 painoprosentin nanokomposiitti osoittaa suurinta ZT-arvoa, joka on lähes 15 % parempi kuin nanopartikkeleita sisältämättömän vertailunäytteen (oranssit pisteet). Nämä tulokset osoittavat, että jo optimoituihin skutterudiittijärjestelmiin lisätyt nanopartikkelit voivat edelleen vähentää lämmönjohtavuutta ja siten parantaa ZT-arvoa laajalla lämpötila-alueella.
