Pendahuluan
Zat termoelektrik adalah bahan yang menjanjikan untuk memanen panas limbah. Contohnya adalah pembangkitan energi listrik dengan mengubah panas knalpot mobil, atau dari perangkat pendingin yang digunakan di pembangkit listrik. Sifat fisik yang penting untuk dipertimbangkan adalah apa yang disebut Koefisien SeebeckKoefisien Seebeck adalah rasio tegangan termoelektrik yang diinduksi terhadap perbedaan suhu antara dua titik pada konduktor listrik.koefisien Seebeck (S) dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal δ). Angka yang terkenal dari prestasi (Z) menggambarkan efisiensi bahan tersebut:
ZT = (S2 λ-1)
dengan
σ = densitas
T = suhu
Dari rumus tersebut, dapat disimpulkan bahwa untuk nilai Z yang tinggi, bahan tersebut harus memiliki efek Seebeck yang tinggi dan nilai Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang rendah.
PbTe adalah kandidat potensial untuk aplikasi seperti itu karena memiliki Koefisien SeebeckKoefisien Seebeck adalah rasio tegangan termoelektrik yang diinduksi terhadap perbedaan suhu antara dua titik pada konduktor listrik.koefisien Seebeck yang moderat dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang relatif rendah
Hasil dan Pembahasan
Panas jenis sampel PbTe diukur dengan NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® pada rentang suhu dari RT hingga 300°C menggunakan metode rasio.
Gambar 1 menggambarkan kurva Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp dari sampel PbTe. Nilai panas spesifik berada pada kisaran 0,15 J/(g*K) hingga 0,16 J/(g*K) yang merupakan nilai tipikal untuk bahan ini.
Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal PbTe diukur dengan NETZSCH LFA 457 MicroFlash®. Konduktivitas termal dapat dihitung dengan menerapkan rumus berikut:
dengan
Kapasitas Panas Spesifik (cp)Kapasitas panas adalah kuantitas fisik spesifik material, ditentukan oleh jumlah panas yang disuplai ke spesimen, dibagi dengan kenaikan suhu yang dihasilkan. Kapasitas panas spesifik terkait dengan satuan massa spesimen.cp = kalor jenis
ρ = massa jenis
λ = Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal
Gambar 2 menunjukkan kurva Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu.difusivitas termal, panas spesifik, dan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal.
Ringkasan
Difusivitas TermalDifusivitas termal (a dengan satuan mm2 /s) adalah properti khusus material untuk mengkarakterisasi konduksi panas yang tidak stabil. Nilai ini menggambarkan seberapa cepat suatu bahan bereaksi terhadap perubahan suhu. Difusivitas termal dan panas spesifik PbTe diukur dengan instrumentasi LFA dan DSC. Konduktivitas termal, yang merupakan sifat fisik yang sangat penting untuk evaluasi efisiensi bahan termoelektrik, dihitung dengan menggunakan data ini bersama dengan densitas bahan. PbTe menunjukkan penurunan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang diharapkan dengan meningkatnya suhu seperti yang biasanya diamati untuk bahan semikonduktor lainnya.