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Jul 31, 2023

Cientistas encontram uma nova maneira de otimizar as propriedades termoelétricas de ligas de telureto de bismuto

18 de outubro de 2022 pela Academia Chinesa de Ciências Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Qin Xiaoying dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências descobriu a termoelétrica

18 de outubro de 2022

pela Academia Chinesa de Ciências

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Qin Xiaoying do Instituto de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências descobriu que as propriedades termoelétricas do Bi2Te2.7Se0.3 (BTS) do tipo N poderiam ser melhoradas com a introdução de uma pequena quantidade de nanopartículas de Ag9AlSe6 em Matriz BTS.

A condutividade térmica da amostra composta com 0,35% em volume de Ag9AlSe6 foi significativamente reduzida, resultando em um ZT máximo de 1,2 (423K) e um ZT médio de 1,1 na faixa de temperatura de 300-473K.

Os detalhes foram publicados em Inorganic Chemistry Frontiers.

Os dispositivos termoelétricos são compostos de materiais termoelétricos tipo P e tipo N. Atualmente, um grande progresso foi feito na melhoria do material termoelétrico ZT de temperatura ambiente tipo P. No entanto, o desenvolvimento de materiais termoelétricos do tipo N de alto desempenho (grande ZT) próximos à temperatura ambiente é mais desafiador, o que dificulta a eficiência de conversão dos dispositivos termoelétricos e impede que sejam amplamente utilizados.

O Bi2Te3 é atualmente reconhecido como uma das ligas mais conhecidas que pode gerar eletricidade e resfriar à temperatura ambiente. No entanto, o baixo valor termoelétrico ZT e a eficiência de conversão de energia do Bi2Te3 tipo N limitam sua aplicação comercial. Portanto, melhorar as propriedades termoelétricas do Bi2Te3 tipo N é de grande importância para promover sua aplicação industrial.

Encontrar a segunda fase ideal é a primeira e principal tarefa para projetar e fabricar um material de sistema compósito com excelente desempenho (incluindo função e estrutura). Muitos estudos exploraram diferentes fases dispersas do BTS para obter melhor desempenho termoelétrico.

Nesta pesquisa, os cientistas investigaram as propriedades termoelétricas de amostras BTS-xvol% Ag9AlSe6 (x = 0, 0,15, 0,25, 0,35, 0,50 e 0,70) introduzindo nanopartículas Ag9AlSe6 do tipo N no BTS. Os resultados mostraram que quando nanopartículas de Ag9AlSe6 foram adicionadas ao BTS, o espalhamento de fônons e o limite de fase foram melhorados, o coeficiente de Seebeck foi melhorado e a condutividade térmica foi reduzida.

O desempenho termoelétrico da amostra composta BTS-0,35vol% Ag9AlSe6 foi melhorado em cerca de 40% em comparação com o BTS original, e o valor ZTmax atinge 1,2 (423K). O ZTave médio de BTS-0,50vol% Ag9AlSe6 foi de 1,1 (300K-473K).

Este trabalho mostrou que a adição de nanopartículas de Ag9AlSe6 foi uma forma eficaz de melhorar as propriedades termoelétricas do BTS, o que foi de grande importância para a regulação das propriedades termoelétricas de ligas de telureto de bismuto tipo N.

Mais Informações: Tao Chen et al, Melhorando o desempenho termoelétrico de Bi2Te2.7Se0.3 tipo n através da incorporação de inclusões de Ag9AlSe6, Inorganic Chemistry Frontiers (2022). DOI: 10.1039/D2QI01232D

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências