06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
Descoperirea recuperării căldurii reziduale: Cobaltitele de calciu în fruntea inovației termoelectrice
Pe măsură ce lumea se confruntă atât cu o criză energetică, cât și cu preocupări crescânde legate de mediu, nevoia de soluții energetice curate, regenerabile și eficiente este mai urgentă ca niciodată. Deși surse precum energia solară și eoliană sunt deja utilizate, acestea au limitări precum dependența de condițiile meteorologice și costurile de infrastructură.
O alternativă promițătoare este captarea energiei termoelectrice (TE) - o tehnologie care utilizează efectul Seebeck pentru a converti căldura reziduală direct în energie electrică. Acest lucru o face deosebit de atractivă pentru industrii și vehicule în care se pierd adesea cantități de căldură large.
Dintre oxizii care sunt explorați pentru aplicații termoelectrice la temperaturi ridicate, cobaltitele de calciu ies în evidență datorită stabilității lor termice excepționale și proprietăților de transport anizotropice. Cu toate acestea, îmbunătățirea eficienței lor termoelectrice în formă policristalină rămâne o provocare.
O nouă cale pentru oxizii termoelectrici
Articolul recent, "Advances in Texturing and Thermoelectric Properties of a Calcium Cobaltite Ceramic via Combined Spark Plasma Sintering and Spark Plasma Texturing", publicat în Advanced Functional Materials, prezintă o strategie inovatoare în două etape pentru îmbunătățirea performanței termoelectrice a ceramicii policristaline de cobaltită de calciu ([Ca₂CoO₃-δ]₀.₆₂[CoO₂], denumită în mod obișnuit CCO).
Cercetătorii au obținut o microstructură "zid de cărămidă" foarte texturată, cu o aliniere excepțională a granulelor, prin combinarea sinterizării cu plasmă cu scântei (SPS), o metodă rapidă și eficientă de pre-SinterizareSinterizarea este un proces de producție pentru formarea unui corp rezistent din punct de vedere mecanic dintr-o pulbere ceramică sau metalică. sinterizare care asigură o densificare ridicată, cu texturarea cu plasmă cu scântei (SPT), o configurație modificată, fără margini, care permite granulelor să se deformeze liber.
Această arhitectură optimizată îmbunătățește semnificativ transportul de sarcină în plan, reducând în același timp conductivitatea termică, permițând ceramicii să atingă o cifră de merit(ZT) record de 0,49 la 1073 K.
NETZSCH Analiza termică este esențială pentru determinarea ZT
În acest studiu, laboratoarele NETZSCH Analyzing & Testing au furnizat măsurătorile termice de înaltă precizie necesare pentru determinarea proprietăților de transport termic. Difuzivitatea termică a fost măsurată cu NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash și capacitatea termică specifică (Capacitate termică specifică (cp)Capacitatea termică este o mărime fizică specifică materialului, determinată de cantitatea de căldură furnizată specimenului, împărțită la creșterea de temperatură rezultată. Capacitatea termică specifică este raportată la o unitate de masă a specimenului.cp) a fost determinată cu NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® . Aceste valori au fost esențiale pentru calcularea conductivității termice (λ) și, în cele din urmă, a cifrei de merit(ZT) - indicatorul-cheie al eficienței termoelectrice.
Pentru a explora toate detaliile experimentale, analiza datelor și implicațiile acestei abordări inovatoare pentru proiectarea materialelor termoelectrice, vă invităm să citiți publicația originală.
Recunoștințe
Dorim să mulțumim echipelor de la Institutul de Chimie Fizică și Electrochimie, Universitatea Leibniz din Hanovra (Germania), Departamentului Wolfson de Inginerie Chimică și Programului Grand Technion Energy (Technion, Israel), precum și Universității Tehnice din Darmstadt (Germania), pentru încorporarea NETZSCH Analyzing & Testing în acest nou efort comun de cercetare. Suntem mândri că am sprijinit studiul cu expertiza și instrumentarul nostru de analiză termică, furnizând date de înaltă precizie, esențiale pentru evaluarea exactă a performanței termoelectrice a materialului.
Finanțarea accesului deschis pentru această publicație a fost permisă și organizată de Projekt DEAL.
Aflați mai multe despre NETZSCH Instrumente DSC și LFA pentru aplicații la temperaturi ridicate
