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Downie RA等人:TiNIN基半固化器的增强热电性能

点击次数:405  发布时间:2018-10-25

【引言】

材料的热电效率由优值图给出,ZT=(S2/ρκ)T,其中S是塞贝克系数,ρ是电阻率,κ=κel+κlat是电子和晶格的导热系数之和,T是温度。XYZ半Heusler结构可描述为Z的面心晶格,X占据八面体位置,Y位于四面体位置的一半。这导致X和Z的NaCl排列和Z的锌矿YZ亚晶格。能带结构计算支持Zintl型电子结构,其中X将其价电子转移至YZ亚晶格。7对于具有18价电子的组合物,这导致闭合壳层电子构型和半导体行为。

【成果介绍】

热电废热回收可用于提高发热过程的效率,并且对可持续能源的未来具有重要意义。 例如,热电发电机被用于汽车,废气中回收热量,并替换交流发电机,从而提高燃料效率的和减少CO2排放。不幸的是,典型的热电效率相对较低(约5%),并且该技术拥有更好的性能,应用将会广泛。Downie RA等人在电弧熔化TiNIN基锭中获得了热电系数Zt>0.5。这种较好的转化效率是由于半Heusler结构中过量的镍导致的低晶格导热系数。

图文导读

图1:塞贝克系数(S),电阻率(ρ),总量(κ)和晶格热导率的温度依赖性(κlat=κ-LT /ρ; L = 2.4×10-8WΩK-2 )和Ti1-xZrxNiSn0.95系列的热电品质因数(ZT)。使用Linseis LSR-3仪器测量塞贝克系数和电阻率的温度依赖性。

 

图2:Rietveld符合TiNiSn0.95的Polaris中子粉末衍射数据。 顶部标记(蓝色)用于Ti5Sn3; 中间标记(红色)用于TiNi1.78(1)Sn; 底部标记(黑色)用于Ti1.000(2)Ni1.058(3)Sn0.991(2)。

 

图3: TiNi1 + ySn的晶格热导率(κlat)。 y = 0点取自Ref。 这些线条是眼睛的指南。

【结论】

总而言之,Downie RA等人使用中子粉末衍射来证明在半赫斯勒结构中自然形成的电弧熔化的TiNiSn基锭具有过量的Ni。 这是由在没有中间机械均化的情况下制备的样品中的动力学约束(试剂的空间分离)产生的 过量的Ni导致低导热率在700K下能获得较好的热电品质因数(ZT> 0.5)

 

 

 

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