Transformer la chaleur résiduelle en électricité grâce à la technologie des nanorubans - Améliorer les performances des thermoélectriques

Une étude collaborative récente, intitulée "Asymmetric structuring of ceramic composite via co-electrospun sodium cobaltite and calcium cobaltite nanoribbons", publiée dans le Journal of the American Ceramic Society, représente une avancée significative vers la résolution de ce problème. Des chercheurs de l'Institut de chimie physique et d'électrochimie de l'université Leibniz de Hanovre (Allemagne) et du département Wolfson d'ingénierie chimique de l'Institut technologique Technion-Israël (Haïfa, Israël) ont utilisé une méthode de fabrication innovante appelée coélectrofilage. Cette variante avancée de l'électrofilage a permis la préparation précise de nanorubans composites constitués de cobaltite de sodium (NaCo₂O₄) et de cobaltite de calcium (Ca₃Co₄O₉). Cette approche a permis un contrôle précis de la microstructure et de la texturation de la céramique, créant ainsi des matériaux spécifiquement adaptés à l'amélioration des performances thermoélectriques.

Caractérisation avancée avec NETZSCH DSC et LFA : la clé de la performance thermoélectrique

Notre laboratoire à NETZSCH Analyzing & Testing a fourni une analyse thermique spécialisée essentielle à cette recherche. NETZSCH NETZSCH En particulier, la Conductivité thermiqueLa conductivité thermique (λ avec l'unité W/(m-K)) décrit le transport d'énergie - sous forme de chaleur - à travers un corps de masse sous l'effet d'un gradient de température (voir fig. 1). Selon la deuxième loi de la thermodynamique, la chaleur s'écoule toujours dans la direction de la température la plus basse.conductivité thermique dans le plan et hors du plan (λ) a été déterminée avec précision sur la base de la Diffusivité thermiqueLa diffusivité thermique (a avec l'unité mm2/s) est une propriété propre au matériau qui permet de caractériser la conduction thermique instable. Cette valeur décrit la rapidité avec laquelle un matériau réagit à un changement de température.diffusivité thermique, mesurée à l'aide du LFA 467 HT HyperFlash, et des valeurs de Capacité thermique spécifique (cp)La capacité thermique est une grandeur physique spécifique au matériau, déterminée par la quantité de chaleur fournie à l'échantillon, divisée par l'augmentation de température qui en résulte. La capacité thermique spécifique est liée à une unité de masse de l'échantillon.capacité thermique spécifique, obtenues à l'aide du DSC 404 F1 Pegasus^® .

Ces mesures ont contribué à une évaluation complète du comportement thermique du composite.

L'étude a démontré une performance thermoélectrique améliorée, avec un facteur de puissance de 9,9 μW/cm²K² et une valeur ZT de 0,49 à 1073 K, surpassant les valeurs précédemment rapportées pour des matériaux similaires à base de cobaltite. Ces améliorations sont liées à une Conductivité électrique (SBA)La conductivité électrique est une propriété physique indiquant la capacité d'un matériau à permettre le transport d'une charge électrique.conductivité électrique accrue rendue possible par l'optimisation des propriétés des porteurs de charge au sein du composite nanostructuré.

Cette recherche illustre comment une collaboration efficace entre les institutions universitaires et les laboratoires d'analyse spécialisés peut accélérer les progrès dans la technologie des matériaux céramiques.

Remerciements

Nous remercions l'Institut de chimie physique et d'électrochimie de l'Université Leibniz de Hanovre (Allemagne), le Département Wolfson d'ingénierie chimique et le Nancy & Stephan Grand Technion Energy Program (GTEP) de l'Institut Technion-Israël de technologie (Haïfa, Israël) pour leurs contributions à la recherche en collaboration. Nous sommes fiers d'avoir soutenu cette étude en apportant notre expertise et notre instrumentation de pointe dans le domaine de l'analyse thermique.

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