Блог

Jul 31, 2023

Ученые нашли новый способ оптимизации термоэлектрических свойств сплавов теллурида висмута

18 октября 2022 г., Китайская академия наук Недавно исследовательская группа под руководством профессора Цинь Сяоин из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук обнаружила термоэлектрический

18 октября 2022 г.

Китайской академии наук

Недавно исследовательская группа под руководством профессора Цинь Сяоина из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук обнаружила, что термоэлектрические свойства Bi2Te2.7Se0.3(BTS) N-типа можно улучшить, введя небольшое количество наночастиц Ag9AlSe6 в Матрица БТС.

Теплопроводность композитного образца с 0,35 об.% Ag9AlSe6 значительно снизилась, в результате чего максимальное значение ZT составило 1,2 (423К) и среднее значение ZT составило 1,1 в диапазоне температур 300-473К.

Подробности были опубликованы в журнале Inorganic Chemistry Frontiers.

Термоэлектрические устройства состоят из термоэлектрических материалов P-типа и N-типа. В настоящее время достигнут большой прогресс в совершенствовании термоэлектрического материала ZT P-типа, работающего при комнатной температуре. Однако разработка высокоэффективных (больших ZT) термоэлектрических материалов N-типа при комнатной температуре является более сложной задачей, что снижает эффективность преобразования термоэлектрических устройств и препятствует их широкому использованию.

Bi2Te3 в настоящее время признан одним из хорошо известных сплавов, которые могут как генерировать электричество, так и охлаждаться при комнатной температуре. Однако низкая термоэлектрическая ценность ZT и эффективность преобразования энергии Bi2Te3 N-типа ограничивают его коммерческое применение. Поэтому улучшение термоэлектрических свойств Bi2Te3 N-типа имеет большое значение для его промышленного применения.

Поиск оптимального второго этапа — первая и ключевая задача по разработке и производству композитного системного материала с превосходными характеристиками (включая функциональность и структуру). Во многих исследованиях изучались различные дисперсные фазы BTS для получения лучших термоэлектрических характеристик.

В этом исследовании ученые исследовали термоэлектрические свойства образцов BTS-xvol % Ag9AlSe6 (x= 0, 0,15, 0,25, 0,35, 0,50 и 0,70) путем введения в BTS наночастиц Ag9AlSe6 N-типа. Результаты показали, что при добавлении наночастиц Ag9AlSe6 к BTS рассеяние фононов и фазовая граница усиливаются, увеличивается коэффициент Зеебека и снижается теплопроводность.

Термоэлектрические характеристики композитного образца БТС-0,35об.% Ag9AlSe6 улучшены примерно на 40% по сравнению с исходным БТС, а значение ZTmax достигает 1,2 (423К). Среднее значение ZTave для BTS-0,50 об.% Ag9AlSe6 составляло 1,1 (300К-473К).

Данная работа показала, что добавление наночастиц Ag9AlSe6 является эффективным способом улучшения термоэлектрических свойств БТС, что имеет большое значение для регулирования термоэлектрических свойств сплавов теллурида висмута N-типа.

Больше информации: Тао Чен и др., Улучшение термоэлектрических характеристик Bi2Te2.7Se0.3 n-типа за счет включения включений Ag9AlSe6, Inorganic Chemistry Frontiers (2022). DOI: 10.1039/D2QI01232D

Предоставлено Китайской академией наук