Blog

Jul 31, 2023

Les scientifiques trouvent un nouveau moyen d'optimiser les propriétés thermoélectriques des alliages de tellurure de bismuth

18 octobre 2022 par Académie chinoise des sciences Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Qin Xiaoying de l'Institut Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a découvert le thermoélectrique

18 octobre 2022

par l'Académie chinoise des sciences

Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Qin Xiaoying des instituts de sciences physiques Hefei de l'Académie chinoise des sciences a découvert que les propriétés thermoélectriques du Bi2Te2.7Se0.3(BTS) de type N pourraient être améliorées en introduisant une petite quantité de nanoparticules Ag9AlSe6 dans Matrice BTS.

La conductivité thermique de l'échantillon composite avec 0,35 % en volume d'Ag9AlSe6 a été considérablement réduite, ce qui a donné un ZT maximum de 1,2 (423 K) et un ZT moyen de 1,1 dans la plage de température de 300 à 473 K.

Les détails ont été publiés dans Inorganic Chemistry Frontiers.

Les dispositifs thermoélectriques sont composés de matériaux thermoélectriques de type P et de type N. À l'heure actuelle, de grands progrès ont été réalisés dans l'amélioration du matériau thermoélectrique ZT à température ambiante de type P. Cependant, le développement de matériaux thermoélectriques de type N hautes performances (grand ZT) à température ambiante est plus difficile, ce qui entrave l'efficacité de conversion des dispositifs thermoélectriques et les empêche d'être largement utilisés.

Le Bi2Te3 est actuellement reconnu comme l’un des alliages bien connus capables à la fois de produire de l’électricité et de refroidir à température ambiante. Cependant, la faible valeur thermoélectrique ZT et l’efficacité de conversion énergétique du Bi2Te3 de type N limitent son application commerciale. Par conséquent, l’amélioration des propriétés thermoélectriques du Bi2Te3 de type N revêt une grande importance pour promouvoir son application industrielle.

Trouver la deuxième phase optimale est la première et principale tâche pour concevoir et fabriquer un matériau de système composite offrant d'excellentes performances (y compris la fonction et la structure). De nombreuses études ont exploré différentes phases dispersées du BTS pour obtenir de meilleures performances thermoélectriques.

Dans cette recherche, les scientifiques ont étudié les propriétés thermoélectriques des échantillons BTS-xvol % Ag9AlSe6 (x= 0, 0,15, 0,25, 0,35, 0,50 et 0,70) en introduisant des nanoparticules de type N Ag9AlSe6 dans le BTS. Les résultats ont montré que lorsque des nanoparticules Ag9AlSe6 étaient ajoutées au BTS, la diffusion des phonons et la limite de phase étaient améliorées, le coefficient Seebeck était amélioré et la conductivité thermique était réduite.

Les performances thermoélectriques de l'échantillon composite BTS-0,35 vol % Ag9AlSe6 ont été améliorées d'environ 40 % par rapport au BTS d'origine, et la valeur ZTmax atteint 1,2 (423 K). Le ZTave moyen de BTS-0,50% vol Ag9AlSe6 était de 1,1 (300K-473K).

Ce travail a montré que l’ajout de nanoparticules Ag9AlSe6 était un moyen efficace d’améliorer les propriétés thermoélectriques du BTS, ce qui revêtait une grande importance pour la régulation des propriétés thermoélectriques des alliages de tellurure de bismuth de type N.

Plus d'information: Tao Chen et al, Amélioration des performances thermoélectriques du Bi2Te2.7Se0.3 de type n grâce à l'incorporation d'inclusions Ag9AlSe6, Inorganic Chemistry Frontiers (2022). DOI : 10.1039/D2QI01232D

Fourni par l'Académie chinoise des sciences