PbTe - термоэлектрический материал Теплоемкость и теплопроводность

Введение

Термоэлектрические вещества являются перспективными материалами для сбора отработанного тепла. Примером может служить получение электрической энергии путем преобразования тепла автомобильных выхлопов или от охлаждающих устройств, используемых на электростанциях. Важными физическими свойствами, которые необходимо учитывать, являются так называемый коэффициент Зеебека (S) и теплопроводность δ). Известный коэффициент полезного действия (Z) описывает эффективность таких материалов:

ZT = (^{S2 λ-1})

с

σ = плотность
T = температура.

Из формулы можно сделать вывод, что для получения высокого значения Z материал должен обладать высоким эффектом Зеебека и низким значением теплопроводности.

PbTe является потенциальным кандидатом для таких применений, поскольку он имеет умеренный коэффициент Зеебека и относительно низкую теплопроводность

Результаты и обсуждение

Удельная теплота образцов PbTe измерялась с помощью прибора NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix^® в диапазоне температур от RT до 300°C методом соотношений.

На рис. 1 представлена кривая _{удельной} теплоемкости образца PbTe. Значения удельной теплоемкости находятся в диапазоне от 0,15 Дж/(г*К) до 0,16 Дж/(г*К), что является типичным для данного материала.

Теплопроводность PbTe была измерена с помощью прибора NETZSCH LFA 457 MicroFlash^®. Теплопроводность может быть рассчитана по следующей формуле:

λ(T) = a(T) ∙ _{Удельная теплоемкость (cp)Теплоемкость - это специфическая для каждого материала физическая величина, определяемая количеством тепла, подведенного к образцу, деленным на полученное повышение температуры. Удельная теплоемкость относится к единице массы образца.cp}(T) ∙ ρ(T)

при этом

_{Удельная теплоемкость (cp)Теплоемкость - это специфическая для каждого материала физическая величина, определяемая количеством тепла, подведенного к образцу, деленным на полученное повышение температуры. Удельная теплоемкость относится к единице массы образца.cp} = удельная теплоемкость
ρ = плотность
λ = теплопроводность

На рисунке 2 показаны кривые теплопроводности, удельной теплоемкости и теплопроводности.

Резюме

Теплопроводность и удельная теплота сгорания PbTe были измерены с помощью приборов LFA и DSC, соответственно. Теплопроводность, которая является очень важным физическим свойством для оценки эффективности термоэлектрических материалов, была рассчитана на основе этих данных вместе с плотностью материала. PbTe показал ожидаемое снижение теплопроводности с ростом температуры, как это обычно наблюдается для других полупроводниковых материалов.