06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
Разблокировка утилизации отработанного тепла: Кобальтиты кальция на переднем крае термоэлектрических инноваций
Поскольку мир сталкивается с энергетическим кризисом и растущими экологическими проблемами, потребность в чистых, возобновляемых и эффективных энергетических решениях актуальна как никогда. Хотя такие источники, как солнечная и ветряная энергия, уже используются, они имеют свои ограничения, такие как зависимость от погодных условий и стоимость инфраструктуры.
Одной из перспективных альтернатив является термоэлектрический сбор энергии (ТЭ) - технология, использующая эффект Зеебека для преобразования отработанного тепла непосредственно в электричество. Это делает ее особенно привлекательной для промышленности и транспортных средств, где часто теряется large количество тепла.
Среди оксидов, изучаемых для высокотемпературных термоэлектрических применений, выделяются кобальтиты кальция благодаря их исключительной термической стабильности и анизотропным транспортным свойствам. Однако повышение их термоэлектрической эффективности в поликристаллической форме остается сложной задачей.
Новый путь для термоэлектрических оксидов
В недавней статье "Улучшение текстурирования и термоэлектрических свойств кальций-кобальтитовой керамики с помощью комбинированного искрового плазменного спекания и искрового плазменного текстурирования", опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, представлена инновационная двухэтапная стратегия улучшения термоэлектрических характеристик поликристаллической кальций-кобальтитовой керамики ([Ca₂CoO₃-δ]₀.₆₂[CoO₂], обычно называемая CCO).
Исследователи добились высокотекстурированной микроструктуры "кирпичной стены" с исключительным выравниванием зерен, сочетая искровое плазменное спекание (SPS), быстрый и эффективный метод предварительного спекания, обеспечивающий высокую плотность, с искровым плазменным текстурированием (SPT), модифицированной конфигурацией без краев, которая позволяет зернам свободно деформироваться.
Такая оптимизированная архитектура значительно улучшает внутриплоскостной перенос заряда, одновременно снижая теплопроводность, что позволило керамике достичь рекордного показателя качества(ZT) 0,49 при температуре 1073 К.
NETZSCH Термический анализ необходим для определения ZT
В данном исследовании лаборатории NETZSCH Analyzing & Testing обеспечили высокоточные тепловые измерения, необходимые для определения теплотранспортных свойств. Теплопроводность измерялась на приборе NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash, а удельная теплоемкость (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) определялась на приборе NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® . Эти значения были необходимы для расчета теплопроводности (λ) и, в конечном счете, коэффициента полезного действия(ZT) - ключевого показателя термоэлектрической эффективности.
Чтобы узнать все детали эксперимента, анализ данных и последствия этого инновационного подхода к разработке термоэлектрических материалов, мы приглашаем вас ознакомиться с оригинальной публикацией.
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить команды Института физической химии и электрохимии Лейбницкого университета Ганновера (Германия), факультета химической инженерии Вольфсона и Энергетической программы Гранд Технион (Технион, Израиль), а также Технического университета Дармштадта (Германия) за включение компании NETZSCH Analyzing & Testing в эту новую совместную исследовательскую работу. Мы гордимся тем, что поддержали исследование, предоставив опыт и оборудование для термического анализа, обеспечив высокоточные данные, необходимые для точной оценки термоэлектрических характеристик материала.
Финансирование открытого доступа к этой публикации было обеспечено и организовано компанией Projekt DEAL.
Подробнее о NETZSCH Приборы ДСК и LFA для высокотемпературных применений
