Inledning
Termoelektriska ämnen är lovande material för utvinning av spillvärme. Exempel på detta kan vara generering av elektrisk energi genom att omvandla värmen från bilavgaser eller från kylanordningar som används i kraftverk. Viktiga fysikaliska egenskaper att ta hänsyn till är den s.k. Seebeck-koefficienten (S) och värmeledningsförmågan δ). Den välkända förtjänstfaktorn (Z) beskriver effektiviteten hos sådana material:
ZT = (S2 λ-1)
med
σ= TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet
T = temperatur
Av formeln kan man dra slutsatsen att för ett högt Z-värde bör materialet ha en hög Seebeck-effekt och ett lågt Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga.
PbTe är en potentiell kandidat för sådana tillämpningar eftersom det har en måttlig Seebeck-koefficientSeebeck-koefficienten är förhållandet mellan den inducerade termoelektriska spänningen och temperaturskillnaden mellan två punkter på en elektrisk ledare.Seebeck-koefficient och en relativt låg Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga
Resultat och diskussion
Den specifika värmen hos PbTe-proverna mättes med NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® i temperaturområdet RT-300°C med hjälp av kvotmetoden.
Figur 1 visar Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.cp-kurvan för PbTe-provet. Värdena för specifik värme ligger i intervallet 0,15 J/(g*K) till 0,16 J/(g*K), vilket är typiskt för detta material.
PbTe:s värmediffusivitet mättes med NETZSCH LFA 457 MicroFlash®. Den termiska konduktiviteten kan beräknas med hjälp av följande formel:
med
Specifik värmekapacitet (cp)Värmekapacitet är en materialspecifik fysikalisk storhet som bestäms av den värmemängd som tillförs provkroppen, dividerat med den resulterande temperaturökningen. Den specifika värmekapaciteten är relaterad till en massa-enhet av provkroppen.cp = specifik värme
ρ = TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet
λ = värmediffusivitet
Figur 2 visar kurvorna för värmediffusivitet, specifik värme och Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga.
Sammanfattning
Den termiska diffusiviteten och den specifika värmen för PbTe mättes med LFA- respektive DSC-instrument. Den termiska konduktiviteten, som är en mycket viktig fysikalisk egenskap för utvärdering av effektiviteten hos termoelektriska material, beräknades med hjälp av dessa data tillsammans med materialets TäthetMassdensiteten definieras som förhållandet mellan massa och volym. densitet. PbTe uppvisade den förväntade minskningen i Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga med ökande temperatur, vilket normalt observeras för andra halvledande material.