소개
열전 물질은 폐열 수확을 위한 유망한 소재입니다. 예를 들어 자동차 배기가스의 열을 변환하여 전기 에너지를 생산하거나 발전소에서 사용되는 냉각 장치에서 열을 생산할 수 있습니다. 고려해야 할 중요한 물리적 특성은 소위 시벡 계수(S)와 열전도도 δ)입니다. 잘 알려진 열효율지수(Z)는 이러한 소재의 효율을 설명합니다:
ZT = (S2 λ-1)
와 함께
σ= 밀도
T = 온도
이 공식에서 높은 Z 값의 경우 재료는 높은 시벡 효과와 낮은 열전도도 값을 가져야 한다는 결론을 내릴 수 있습니다.
PbTe는 적당한 시벡 계수와 상대적으로 낮은 열전도율을 가지고 있기 때문에 이러한 응용 분야에 적합한 잠재적 후보입니다
결과 및 토론
비율법을 사용하여 RT에서 300°C까지의 온도 범위에서 NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® 를 사용하여 PbTe 샘플의 비열을 측정했습니다.
그림 1은 PbTe 샘플의 비열 곡선을 보여줍니다. 비열 값은 0.15J/(g*K)~0.16J/(g*K) 범위로, 이 물질의 일반적인 특성입니다.
PbTe의 열 확산도는 NETZSCH LFA 457 MicroFlash® 으로 측정했습니다. 열전도율은 다음 공식을 적용하여 계산할 수 있습니다:
λ(T) = a(T) ∙비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp(T) ∙ ρ(T)
와 함께
비열 용량(cp)열용량은 시료에 공급된 열량을 결과 온도 상승으로 나눈 물질별 물리량으로, 시료에 공급된 열량에 의해 결정됩니다. 비열 용량은 시료의 단위 질량과 관련이 있습니다.cp = 비열
ρ = 밀도
λ = 열확산도
그림 2는 열 확산도, 비열 및 열 전도도 곡선을 보여줍니다.
요약
PbTe의 열 확산도와 비열은 각각 LFA와 DSC 기기로 측정했습니다. 열전 소재의 효율을 평가하는 데 매우 중요한 물성인 열전도도는 이 데이터를 활용하여 소재의 밀도와 함께 계산했습니다. PbTe는 다른 반도체 소재에서 일반적으로 관찰되는 것처럼 온도가 상승함에 따라 열전도율이 감소하는 것으로 나타났습니다.