06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
폐열 회수를 실현합니다: 열전 혁신의 최전선에 서 있는 칼슘 코발타이트
전 세계가 에너지 위기와 환경 문제에 직면하면서 깨끗하고 재생 가능하며 효율적인 에너지 솔루션의 필요성이 그 어느 때보다 절실해졌습니다. 태양열과 풍력 같은 에너지원이 이미 사용되고 있지만 날씨 의존성, 인프라 비용 등의 한계가 있습니다.
시벡 효과를 이용해 폐열을 직접 전기로 변환하는 기술인 열전기(TE) 에너지 하베스팅이 유망한 대안 중 하나입니다. 이 기술은 열 손실이 많은 산업과 차량에 특히 유용합니다( large ).
고온 열전 응용 분야를 위해 연구되고 있는 산화물 중에서 칼슘 코발트석은 뛰어난 열 안정성과 이방성 수송 특성으로 인해 두각을 나타내고 있습니다. 하지만 다결정 형태로 열전 효율을 개선하는 것은 여전히 어려운 과제입니다.
열전 산화물을 위한 새로운 길
최근 '스파크 플라즈마 소결 및 스파크 플라즈마 텍스처링을 통한 칼슘 코발타이트 세라믹의 텍스처링 및 열전 특성 향상'이라는 논문이 Advanced Functional Materials에 게재되어 다결정 칼슘 코발타이트 세라믹([Ca₂CoO₃-δ]₀.₆₂[CoO₂], 일반적으로 CCO라고 함).
연구진은 고밀도화를 보장하는 빠르고 효율적인 사전 소결 방법인 스파크 플라즈마 소결(SPS)과 입자가 자유롭게 변형할 수 있는 가장자리가 없는 변형된 구성인 스파크 플라즈마 텍스처링(SPT)을 결합하여 입자 정렬이 뛰어난 '벽돌 벽' 미세구조를 달성했습니다.
이 최적화된 아키텍처는 평면 내 전하 수송을 크게 개선하는 동시에 열 전도성을 감소시켜 세라믹이 1073°C에서 0.49라는 기록적인 성능지수(ZT)를 달성할 수 있게 해줍니다.
NETZSCH 열 분석은 ZT 결정에 필수적입니다
이 연구에서는 NETZSCH 분석 및 테스트 연구소에서 열전달 특성을 결정하는 데 필요한 고정밀 열 측정을 제공했습니다. 열 확산도는 NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash 으로 측정하고 비열용량(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)은 NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® 으로 측정했습니다. 이 값들은 열전도율(λ)과 궁극적으로 열전 효율의 핵심 지표인 열효율(ZT)을 계산하는 데 필수적이었습니다.
열전 소재 설계에 대한 이 혁신적인 접근법의 전체 실험 세부 사항, 데이터 분석 및 시사점을 살펴보려면 원본 출판물을 읽어보시기 바랍니다.
감사
독일 하노버 라이프니츠 대학교 물리화학 및 전기화학 연구소, 울프슨 화학공학부, 그랜드 테크니온 에너지 프로그램(이스라엘 테크니온), 독일 다름슈타트 공과대학교의 팀에게 NETZSCH 분석 및 테스트를 이 새로운 공동 연구 노력에 참여시켜 주신 것에 대해 감사의 말씀을 전합니다. 당사는 열 분석 전문 지식과 기기를 통해 이 연구를 지원하여 재료의 열전 성능을 정확하게 평가하는 데 필수적인 고정밀 데이터를 제공하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다.
이 출판물을 위한 오픈 액세스 펀딩은 프로젝트 딜의 지원을 받아 진행되었습니다.
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