termoelektrisk
Skutterudit
Kubiska skutteruditmaterial av formen (Co,Ni,Fe)(P,Sb,As)3 har potential för höga ZT-värden på grund av sin höga elektronrörlighet och höga Seebeck-koefficientSeebeck-koefficienten är förhållandet mellan den inducerade termoelektriska spänningen och temperaturskillnaden mellan två punkter på en elektrisk ledare.Seebeck-koefficient.
Ofyllda CoSb3-baserade skutteruditer missgynnas av sin inneboende large 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, vilket sänker deras ZT-värde. Dessa material innehåller dock hålrum i vilka joner med låg koordination (vanligtvis sällsynta jordartsmetaller) kan införas. Dessa förändrar värmeledningsförmågan genom att producera källor för gitterfononspridning och minskar värmeledningsförmågan på grund av gitteret utan att minska den elektriska ledningsförmågan. Detta gör att dessa material beter sig som en PGEC (fonon-glas, elektronkristall). Det föreslås att för att optimera ZT måste fononer som är ansvariga för värmeledningsförmågan uppleva materialet som de skulle göra i ett glas (hög grad av fononspridning - sänker värmeledningsförmågan) medan elektroner måste uppleva det som en kristall (mycket liten spridning - bibehåller den elektriska ledningsförmågan).
Lattice Thermal Conductivity and Figure of Merit of La0.9CoFe3Sb12
Effekten av att införa ett nanopartikelskikt i La0.9CoFe3Sb12 för att minska värmeledningsförmågan undersöktes upp till 550°C. Värmeledningsförmågan (l) beräknades med hjälp av värmekapaciteten (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) som förutbestämts i DSC 404 F1 Pegasus®®. Gittervärmeledningsförmågan hittades genom att beräkna den elektriska värmeledningsförmågan med hjälp av Wiedemann-Franz-relationen och subtrahera den från ltotal.
Vid 452°C uppvisar ZT sitt maximum, och nanokompositen med 5 vikt-% uppvisar den högsta ZT med en förbättring på nästan 15% jämfört med kontrollprovet som inte innehåller några nanopartiklar (orange prickar). Dessa resultat visar att nanopartiklar som införs i redan optimerade skutteruditsystem kan minska värmeledningsförmågan ytterligare och därmed förbättra ZT inom ett brett temperaturintervall.
