Giriş
Termoelektrik maddeler atık ısı hasadı için umut verici malzemelerdir. Buna örnek olarak otomobil egzozunun ısısını dönüştürerek veya enerji santrallerinde kullanılan soğutma cihazlarından elektrik enerjisi üretmek verilebilir. Dikkate alınması gereken önemli fiziksel özellikler Seebeck katsayısı (S) ve Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik δ) olarak adlandırılır. İyi bilinen liyakat rakamı (Z) bu tür malzemelerin verimliliğini tanımlar:
ZT = (S2 λ-1)
ile
σ= YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk
T = sıcaklık
Formülden, yüksek bir Z değeri için malzemenin yüksek bir Seebeck etkisine ve düşük bir Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik değerine sahip olması gerektiği sonucuna varılabilir.
PbTe, orta düzeyde bir Seebeck katsayısına ve nispeten düşük bir termal iletkenliğe sahip olduğu için bu tür uygulamalar için potansiyel bir adaydır
Sonuçlar ve Tartışma
PbTe numunelerinin özgül ısısı NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® ile RT ila 300°C sıcaklık aralığında oran yöntemi kullanılarak ölçülmüştür.
Şekil 1'de PbTe numunesinin Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp eğrisi gösterilmektedir. Özgül ısı değerleri, bu malzeme için tipik olan 0,15 J/(g*K) ila 0,16 J/(g*K) aralığındadır.
PbTe'nin termal difüzivitesi NETZSCH LFA 457 MicroFlash® ile ölçülmüştür. Termal iletkenlik aşağıdaki formül uygulanarak hesaplanabilir:
ile
Özgül Isı Kapasitesi (cp)Isı kapasitesi, numuneye verilen ısı miktarının ortaya çıkan sıcaklık artışına bölünmesiyle belirlenen, malzemeye özgü fiziksel bir niceliktir. Özgül ısı kapasitesi, numunenin birim kütlesiyle ilişkilidir.cp = özgül ısı
ρ = YoğunlukKütle yoğunluğu, kütle ve hacim arasındaki oran olarak tanımlanır. yoğunluk
λ = Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite
Şekil 2'de Termal DifüziviteTermal difüzivite (mm2/s birimiyle a), kararsız ısı iletimini karakterize etmek için malzemeye özgü bir özelliktir. Bu değer, bir malzemenin sıcaklıktaki bir değişikliğe ne kadar hızlı tepki verdiğini açıklar.termal difüzivite, özgül ısı ve Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik eğrileri gösterilmektedir.
Özet
PbTe'nin termal difüzivitesi ve özgül ısısı sırasıyla LFA ve DSC cihazları ile ölçülmüştür. Termoelektrik malzemelerin verimliliğinin değerlendirilmesi için çok önemli bir fiziksel özellik olan Termal İletkenlikTermal iletkenlik (W/(m-K) birimiyle λ), sıcaklık gradyanının bir sonucu olarak enerjinin - ısı şeklinde - kütleli bir cisim boyunca taşınmasını tanımlar (bkz. Şekil 1). Termodinamiğin ikinci yasasına göre, ısı her zaman düşük sıcaklık yönünde akar.termal iletkenlik, malzemenin yoğunluğu ile birlikte bu veriler kullanılarak hesaplanmıştır. PbTe, diğer yarı iletken malzemeler için normalde gözlemlendiği gibi artan sıcaklıkla birlikte termal iletkenlikte beklenen düşüşü göstermiştir.