termoelektromos
Skutterudit
A (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)₃ képletű köbös skutterudit anyagok magas elektronmobilitásuknak és nagy Seebeck-együtthatójuknak köszönhetően nagy ZT-értékek elérésére alkalmasak.
A töltetlen CoSb₃-alapú skutteruditok hátránya a velük született, „ large ” jellegű Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességük, amely csökkenti a ZT-értéküket. Ugyanakkor ezek az anyagok üregeket tartalmaznak, amelyekbe alacsony koordinációs számú ionok (általában ritkaföldfémek) illeszthetők be. Ezek az ionok a rácsfononok szórásának forrásait hoznak létre, és csökkentik a rácsból eredő hővezető képességet anélkül, hogy az elektromos vezetőképességet csökkentenék. Ezáltal ezek az anyagok úgy viselkednek, mint egy PGEC (fononüveg, elektronkristály). A ZT-érték optimalizálása érdekében azt javasolják, hogy a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességért felelős fononok úgy találkozzanak az anyaggal, mintha üvegben lennének (magas fokú fononszórás – ami csökkenti a hővezető képességet), míg az elektronoknak úgy kell találkozniuk vele, mintha kristályban lennének (nagyon csekély szórás – ami megőrzi az elektromos vezetőképességet).
A La0,9CoFe3Sb12 rácsos hővezető képessége és teljesítménymutatója
A Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség csökkentése érdekében a La0,9CoFe3Sb12-be beépített nanorészecske-réteg hatását 550 °C-ig vizsgálták. A hővezető képességet (l) a DSC 404 F1 Pegasus®®. A rácsos hővezető képességet úgy határoztuk meg, hogy a Wiedemann–Franz-összefüggés segítségével kiszámítottuk az elektromos hővezető képességet, majd ezt kivontuk az ltotal értékből.
452 °C-on a ZT-érték elérte a maximumát, és az 5 tömegszázalékos nanokompozit mutatta a legmagasabb ZT-értéket, amely közel 15%-os javulást jelent a nanorészecskéket nem tartalmazó kontrollminta (narancssárga pontok) értékéhez képest. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a már optimalizált skutterudit-rendszerekbe bevezetett nanorészecskék tovább csökkenthetik a hővezető képességet, és ezáltal széles hőmérsékleti tartományban javíthatják a ZT-értéket.
