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Jul 31, 2023

科学者たちはテルル化ビスマス合金の熱電特性を最適化する新しい方法を発見

2022年10月18日、中国科学院 最近、中国科学院合肥物理科学研究所の秦暁英教授率いる研究チームは、熱電変換​​器を発見した。

2022 年 10 月 18 日

中国科学院による

最近、中国科学院合肥物理科学研究所の秦暁英教授率いる研究チームは、N型Bi2Te2.7Se0.3(BTS)の熱電特性が、少量のAg9AlSe6ナノ粒子を導入することによって改善できることを発見した。 BTSのマトリックス。

0.35vol.% Ag9AlSe6 を含む複合サンプルの熱伝導率は大幅に低下し、300 ～ 473K の温度範囲で最大 ZT が 1.2 (423K)、平均 ZT が 1.1 となりました。

詳細は Inorganic Chemistry Frontiers に掲載されました。

熱電デバイスは、P 型および N 型の熱電材料で構成されます。 現在、P 型室温熱電材料 ZT の改良は大きく進んでいます。 しかし、室温付近で高性能 (ZT が大きい) N 型熱電材料を開発することはより困難であり、熱電デバイスの変換効率が妨げられ、広く使用されることが妨げられています。

Bi2Te3 は現在、発電と室温冷却の両方が可能なよく知られた合金の 1 つとして認識されています。 しかし、N 型 Bi2Te3 は熱電値 ZT が低く、エネルギー変換効率が低いため、商業用途が制限されています。 したがって、N型Bi2Te3の熱電特性を向上させることは、その産業利用を促進する上で非常に重要である。

最適な第 2 相を見つけることは、優れた性能 (機能と構造を含む) を備えた複合システム材料を設計および製造するための最初の重要なタスクです。 より優れた熱電性能を得るために、多くの研究が BTS のさまざまな分散相を調査してきました。

この研究では、科学者らは、BTS に N 型ナノ粒子 Ag9AlSe6 を導入することにより、BTS-xvol % Ag9AlSe6 (x= 0、0.15、0.25、0.35、0.50、0.70) サンプルの熱電特性を調査しました。 結果は、Ag9AlSe6ナノ粒子をBTSに添加すると、フォノン散乱と相境界が強化され、ゼーベック係数が強化され、熱伝導率が低下することを示した。

複合サンプルBTS-0.35vol% Ag9AlSe6の熱電性能は、元のBTSと比較して約40%向上し、ZTmax値は1.2(423K)に達しました。 BTS-0.50vol% Ag9AlSe6 の平均 ZTave は 1.1 (300K-473K) でした。

この研究は、Ag9AlSe6 ナノ粒子の添加が BTS の熱電特性を改善する効果的な方法であることを示し、これは N 型テルル化ビスマス合金の熱電特性の制御にとって非常に重要です。

詳しくは： Tao Chen 他、Ag9AlSe6 含有物の導入による n 型 Bi2Te2.7Se0.3 の熱電性能の強化、Inorganic Chemistry Frontiers (2022)。 DOI: 10.1039/D2QI01232D

中国科学院提供