PbTe - A termoelektromos anyag Hőkapacitás és hővezetés

Bevezetés

A termoelektromos anyagok ígéretes anyagok a hulladékhő hasznosítására. Ilyen például az elektromos energia előállítása a gépjárművek kipufogógázának hőjének átalakításával, vagy az erőművekben használt hűtőberendezésekből. Fontos fizikai tulajdonságok, amelyeket figyelembe kell venni, az úgynevezett Seebeck-együttható (S) és 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 δ). Az ilyen anyagok hatásfokát a jól ismert érdemszám (Z) írja le:

ZT = (^{S2 λ-1})

a

σ= SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség
T = hőmérséklet

A képletből megállapítható, hogy a magas Z értékhez az anyagnak magas Seebeck-hatással és alacsony hővezetési értékkel kell rendelkeznie.

A PbTe potenciális jelölt ilyen alkalmazásokra, mivel mérsékelt Seebeck-koefficienssel és viszonylag alacsony hővezetési tényezővel rendelkezik

Eredmények és vita

A PbTe-minták fajhőjét a NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® készülékkel mértük az RT és 300°C közötti hőmérséklet-tartományban, arányszámos módszerrel.

Az 1. ábra a PbTe minta _{Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp} görbéjét ábrázolja. A fajhő értékek 0,15 J/(g*K) és 0,16 J/(g*K) közötti tartományban vannak, ami jellemző erre az anyagra.

A PbTe 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 képességét a NETZSCH LFA 457 MicroFlash^® készülékkel mértük. 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 a következő képlet alkalmazásával számítható ki:

λ(T) = a(T) ∙ _{Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp}(T) ∙ ρ(T)

a

_{Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.cp} = fajhő
ρ = SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség
λ = 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

A 2. ábra 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, a fajhő és a hővezetés görbéit mutatja.

Összefoglaló

A PbTe 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 képességét és fajhőjét LFA-, illetve DSC-műszerrel mértük. A hővezető képességet, amely nagyon fontos fizikai tulajdonság a termoelektromos anyagok hatékonyságának értékeléséhez, ezen adatok felhasználásával és az anyag SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségével együtt számították ki. A PbTe a hőmérséklet növekedésével a termikus vezetőképességben a várt csökkenést mutatta, ahogy az más félvezető anyagoknál általában megfigyelhető.