06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
Atık Isı Geri Kazanımının Kilidini Açmak: Kalsiyum Kobaltitler Termoelektrik İnovasyonun Ön Saflarında
Dünya hem bir enerji krizi hem de artan çevresel kaygılarla karşı karşıya olduğundan, temiz, yenilenebilir ve verimli enerji çözümlerine duyulan ihtiyaç her zamankinden daha acil. Güneş ve rüzgar enerjisi gibi kaynaklar halihazırda kullanılıyor olsa da, hava koşullarına bağımlılık ve altyapı maliyetleri gibi sınırlamaları vardır.
Umut verici bir alternatif, atık ısıyı doğrudan elektriğe dönüştürmek için Seebeck etkisini kullanan bir teknoloji olan termoelektrik (TE) enerji hasadıdır. Bu da onu large sıklıkla ısı kaybının yaşandığı endüstriler ve araçlar için özellikle cazip kılmaktadır.
Yüksek sıcaklık termoelektrik uygulamaları için araştırılan oksitler arasında, kalsiyum kobaltitler olağanüstü termal kararlılıkları ve anizotropik taşıma özellikleri nedeniyle öne çıkmaktadır. Bununla birlikte, polikristal formda termoelektrik verimliliklerinin iyileştirilmesi zor olmaya devam etmektedir.
Termoelektrik Oksitler için Yeni Bir Yol
Advanced Functional Materials dergisinde yayınlanan "Kombine Spark Plazma SinterlemeSinterleme, seramik veya metalik bir tozdan mekanik olarak güçlü bir gövde oluşturmak için kullanılan bir üretim sürecidir. Sinterleme ve Spark Plazma Tekstüre ile Kalsiyum Kobaltit Seramiğin Tekstüre ve Termoelektrik Özelliklerinde Gelişmeler" başlıklı yeni makale, polikristalin kalsiyum kobaltit seramiklerin ([Ca₂CoO₃-δ]₀) termoelektrik performansını artırmak için yenilikçi iki aşamalı bir strateji sunmaktadır.₆₂[CoO₂], genellikle CCO olarak adlandırılır).
Araştırmacılar, yüksek yoğunlaşma sağlayan hızlı ve verimli bir ön SinterlemeSinterleme, seramik veya metalik bir tozdan mekanik olarak güçlü bir gövde oluşturmak için kullanılan bir üretim sürecidir. sinterleme yöntemi olan kıvılcım plazma sinterlemeyi (SPS), tanelerin serbestçe deforme olmasına izin veren modifiye edilmiş, kenarsız bir konfigürasyon olan kıvılcım plazma tekstüre (SPT) ile birleştirerek olağanüstü tane hizalamasına sahip oldukça dokulu bir 'tuğla duvar' mikroyapısı elde ettiler.
Bu optimize edilmiş mimari, termal iletkenliği azaltırken düzlem içi yük taşınımını önemli ölçüde iyileştirerek seramiğin 1073 K'de 0,49'luk rekor bir değer(ZT) elde etmesini sağlar.
NETZSCH Termal Analiz ZT Belirlemede Çok Önemlidir
Bu çalışmada, NETZSCH Analyzing & Testing laboratuvarları termal taşıma özelliklerinin belirlenmesi için gerekli olan yüksek hassasiyetli termal ölçümleri sağlamıştır. 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 NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash cihazı ile ölçülmüş ve özgül ısı kapasitesi (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) NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus® cihazı ile belirlenmiştir. Bu değerler, termal iletkenliğin (λ) ve nihayetinde termoelektrik verimliliğin temel göstergesi olan liyakat rakamının(ZT) hesaplanması için gerekliydi.
Termoelektrik malzeme tasarımına yönelik bu yenilikçi yaklaşımın tüm deneysel ayrıntılarını, veri analizini ve sonuçlarını keşfetmek için sizi orijinal yayını okumaya davet ediyoruz.
Teşekkür
Fiziksel Kimya ve Elektrokimya Enstitüsü, Leibniz Üniversitesi Hannover (Almanya), Wolfson Kimya Mühendisliği Bölümü ve Grand Technion Enerji Programı (Technion, İsrail) ile Darmstadt Teknik Üniversitesi (Almanya) ekiplerine bu yeni ortak araştırma çabasına NETZSCH Analyzing & Testing'i dahil ettikleri için teşekkür ederiz. Malzemenin termoelektrik performansının doğru bir şekilde değerlendirilmesi için gerekli olan yüksek hassasiyetli verileri sağlayan termal analiz uzmanlığımız ve cihazlarımızla çalışmayı desteklemekten gurur duyuyoruz.
Bu yayın için açık erişim finansmanı Projekt DEAL tarafından sağlanmış ve organize edilmiştir.
NETZSCH Yüksek Sıcaklık Uygulamaları için DSC ve LFA Cihazları hakkında daha fazla bilgi edinin
