Seit kurzem kann das Shanghai Institute of Ceramics, Chinesische Akademie der Wissenschaften Associate Professor Chou Pengfei, Forscher Geschichte Xun, Chen Lidong und Professor an der Northwestern University, G. Jeffrey Snyder, Professor an der Universität Gießen, Deutschland Jürgen Janek andere Zusammenarbeit, eingehende Analyse des Typs thermoelektrischen Materialien in einem flüssigen Ionen ausrücken Migration und der Niederschlag unter Mechanik Feld in Verbindung mit dem theoretischen und experimentellen Grenzkriterium vorgeschlagen thermodynamisch stabile ‚basierende Flüssigkeit‘ Ionen aus dem Material ausfällen können, und auf dieser Grundlage experimentelle Techniken und Charakterisierungsmethoden vorgeschlagen, die entsprechen, die Einführung von ‚Ionensperr - elektronischer Leitung‘ Schnittstelle kann signifikant die Stabilität von flüssigen artigen thermoelektrischen Materialien aus dem Dienst in einem starken elektrischen Feld oder eine große Temperaturdifferenz dieser Studie verbessern, ist wichtig für die praktische Anwendung von flüssigkeitsähnlichen in Thermoelektrika Forschungsergebnissen veröffentlicht. "Nature - Kommunikation" -Magazin (Nature Communications, DOI: 10.1038 / s41467-018-05248-8), unabhängiges Forschungsteam eingerichtet Ausrüstung und ein Teil der Messergebnisse wurden in der Zeitschrift (Band 32, 2017 "Journal of anorganischer Materialien" veröffentlicht, 1337- 1344) und beantragen chinesische Erfindungspatente.
Seebeck (die Seebeck) thermoEnergieUmwandlungsTechnik mit einem Halbleitermaterial und einen Peltier (a Peltier) thermische Wirkung erzielte mit elektrischer Energie direkt ineinander Verwendung hat wichtige und breite Anwendungsaussichten im Bereich der Automobil- und industriellen Abwärme KWK dergleichen. Jedoch beschränkt in der Auftragsstruktur Langstrecken-, ist es Gitter Wärmeleitfähigkeit des konventionellen thermoelektrischen Materials der kristallinen Verbindung einer Minimalgrenze (Minimalgitter Wärmeleitfähigkeit), begrenzt die thermoelektrischen Eigenschaften von kontinuierlicher Optimierung Raum für diesen Engpass, aus 2012 und Chen Lidong Geschichte thermo Team geführt schnellen Ionen vorgeschlagen ‚basierende Flüssigkeit‘ Eigenschaft des festen Materials Einführen der thermischen Leitfähigkeit und der thermoelektrischen Leistungsoptimierung zu reduzieren, hat sich durch das Gitter Wärmeleitfähigkeit von festem Glas oder kristallinem gebrochen ... die neuen Hochleistungs-Eigenschaften (ZT~2.0@1000 K) auf Basis thermoelektrische Material flüssiges System (Nat Mater 2012, Adv Mater 2013 & 2014 & - Beschränkungen für das Material und dann mit einer großen Klasse 'Kristall Electronics Phonon Flüssigkeit' gefunden 2015 & 2017 Energ. Environ. Sci. 2014 & 2017 NPJ Asien Mater. 2015, etc.), hat sich zu einem letzten Thermoelektrika Fokusrichtung Kunst geworden. Allerdings sind diese Klassen flüssigen Wärme Materialien (z.B. Cu2-& Dgr; SE, Ag9GaSe6, Zn4Sb3 dergleichen) an einem weiteren elektrischen Feldes oder der Temperatur leicht gefällt, um eine „flüssigkeitsähnliche“ Eigenschaften von langreichweitige Migration von Metallkationen aufweist, in Dienst zu geringen Stabilität führt, deren praktische Anwendung zu begrenzen. Somit Durch die Untersuchung des Migrationsprozesses und des physikalischen Mechanismus von Ionen in flüssigkeitsähnlichen thermoelektrischen Materialien und die Verbesserung ihrer Betriebsstabilität ist dies der Schlüssel für die Anwendung neuer thermoelektrischer Hochleistungsflüssig- keitsmaterialien.
Team gefunden, das äußerte Feld, ein Metallkation (z.B. Cu, Ag, Zn) basierenden flüssigen Thermoelektrikum aus der Probe an einem Ende mit dem anderen Ende langreichweitige Migrations- und Erzeugen Ionenkonzentrationsgradienten orientiert. Jedoch nur das Metall bei hohen Konzentrationen an kationische chemische Potential gleich oder höher als das entsprechende elementare Metall chemische Potential des Metallkations aus dem Material in einem elementaren Metall, was zu einer Materialzersetzung. Somit ist jede besteht flüssige Thermoelektrikum-Typ ausgefällt werden, eine thermodynamisch stabile Grenze nur dann, wenn das äußere Feld Wirkung stark genug ist, so dass das Material diesen Grenzwert überschreitet, Ionen auszufällen, und Materialzersetzung auftreten. andernfalls wird die Flüssigkeit Typ-Thermoelektrikum wird zu einer herkömmlichen thermoelektrischen kristallinen Verbindung, die Stabilität und eine gute thermoelektrischen Eigenschaften des externen Feldes ähnlich sein. basierend auf elektrochemische Formel Ableitung, fand diese Gruppe, dass diese besonderen thermodynamischen Grenzwerte des Materials die maximale angelegte Spannung gegeben werden können (d.h. die Schwellenspannung) kann die Zersetzung erfolgt über standhalten. eine Schwellenspannung ist unabhängig von der Größe der Material charakteristischen Parameter, nur Es hängt mit der chemischen Zusammensetzung des Materials und der Umgebungstemperatur zusammen.
Um die Existenz von thermodynamisch stabilen flüssiger Grenze basierend Thermoelektrikum aus Experimenten zu beweisen, stellt das Team autonom quantitative Charakterisierung Instrument basierende flüssige Thermoelektrikum Stabilität im Betrieb in einer Umgebung mit konstanter Temperatur und die Umgebung für eine Temperaturdifferenz gegeben, die jeweils einen relativen Widerstands und die relative Seebeck Verwendung Variationskoeffizient als Bewertungsparameter, eine Reihe von aufeinanderfolgenden Messungen Cu2-δ (S, Se) die Schwellenspannung der Flüssigkristall-basierten thermoelektrischen Material, das 0.02-0.12V Werte reichen. bei Umgebungstemperatur, wobei die Deletion oder die erhöhte Menge an δ Cu bei Umgebungstemperatur steigt, Cu2-δ (S, Se) die Schwellenspannung des Materials allmählich seinen Wert mit theoretischen Vorhersagen zu, was das Material ein „flüssigkeitsähnliche“ Eigenschaften von Metallkationen sind schwieriger mit auszufällen gezeigt haben. bei einer Differenz gegebenen Temperatur auf , Cu2-δ (S, Se) die Schwellenspannung des Materials auch auf die innere Wärmeströmungsrichtung des Materials in Beziehung steht. wenn die Richtung des Wärmestroms zu der Stromrichtung die gleiche ist, ein Material mit einem kleineren Schwellenspannung aufweisen, das anzeigt, dass metallisches Kation Material wahrscheinlicher auszufällen ist. Umgekehrt Wenn die Richtung des Wärmestroms der Richtung des Stroms entgegengesetzt ist, hat das Material eine erhöhte Schwellenspannung und die Materialstabilität nimmt signifikant zu.
Auf der Basis von Ionenwanderung und Ausfällungsmechanismus weiteren Verständnis schlug das Team Ionenblockier - eine elektronische Leitung 'Einführung effektiv unterdrückt Fällung in flüssigkeitsähnlichen Thermoelektrikum in der Grenzfläche mit „flüssigkeitsähnliche“ Eigenschaften der Metallkationen und Erhöhung basierte Flüssigkeit sein kann Stabilität des thermoelektrischen Materials wie Metallkationen dient, nicht ‚blockierenden Ionen - Leitungselektronen‘ - geteilt durch die Barriere von der Thermoelektrikum-Segmenten auf Basis Flüssigkeit-Grenzfläche, die durch Grenzflächenrolle Feld ‚Leitungselektronen Ionen blockiert‘ werden, es kann stabil bleiben, wodurch ein stärkeres elektrisches Feld ermöglichen oder in einem größeren Temperaturunterschied wirkt auf dem Monolithen, während ‚Ionenblockier - Leitungselektronen‘ nicht die Grenzfläche nicht beeinträchtigt, bestehend aus dem Transport von Elektronen / Löchern, so dass ein hohes Mehr Material zu erhalten während die Stabilität des Dienstes, diese Strategie Cu1.97S intrinsische guten thermoelektrischen Eigenschaften beibehalten werden mehrere Segmente verbunden durch eine Schicht aus leitfähigem Material aus Kohlenstoff erfolgreich verifiziert worden ist. liefert diese Arbeit nicht nur für die Anwendung von Flüssigkeitsbasis Thermoelektrikum Die Möglichkeit bietet auch eine neue Idee zur Verbesserung der Betriebsstabilität anderer Elektron / Ionen-Mischleiter.
Die Arbeit war wichtigsten nationale Forschungs- und Entwicklungsprojekte, die National Natural Science Foundation of China, Chinesische Akademie der Wissenschaften Innovation Promotion Association und andere Jugendförderung und Unterstützung.
Arbeitsumgebung (a) eine flüssigkeitsbasierte Thermoelektrikum, die allgemeine Kategorie der Flüssigkeit bei einem hohen Stromeffekt-Thermoelektrikum (b) und (c) ein ‚Blockierung-Ionen - Leitungselektronen‘ Endseiten der Thermoelektrikum basierende flüssigen Metall-Grenzfläche, wo Cu Präzipitate
Physikalische und chemische Prozesse für Ionenwanderung und Fällung in flüssigkeitsähnlichen thermoelektrischen Materialien
(A) der kritische Strom und die Schwellenspannung unterschiedliche Längen Cu1.97S Probe, (b) mit einer Schwellenspannung verschiedene Cu2-dS Probe Stöchiometrie, (c) der kritische Strom bei einer gegebenen Temperaturdifferenz auf Cu1.97S Probe; ( d) Kritische Spannung von Cu1.97S bei unterschiedlicher Temperaturdifferenz und Wärmestromrichtung
Verwendung von 'Ionenblockierungs - Leitungselektronen Prinzip der Serviceschnittstelle Stabilität verbessert wird (a, b), (c) Umgebung mit konstanter Temperatur und (d) Ergebnisse in einer gegebenen Umgebung einer Temperaturdifferenz
