शंघाई सिलिकेट संस्थान और तरल जैसी थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री की सेवा स्थिरता के अध्ययन में अन्य प्रगति

हाल ही में, एक तरल आयन में मिट्टी का शंघाई संस्थान, विज्ञान के चीनी अकादमी एसोसिएट प्रोफेसर चाउ Pengfei, शोधकर्ता इतिहास क्सुन, चेन Lidong और प्रोफेसर नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय में, जी जेफरी स्नाइडर, Giessen विश्वविद्यालय में प्रोफेसर, जर्मनी जुरगेन Janek अन्य सहयोग, प्रकार का गहराई से विश्लेषण ताप विद्युत सामग्री बाहर ले जा सकते हैं प्रवास और क्षेत्र कार्रवाई तंत्र के तहत वर्षा, सैद्धांतिक और प्रायोगिक सीमा कसौटी के साथ संयोजन के रूप में, प्रस्तावित स्थिर thermodynamically 'आधारित तरल' आयनों सामग्री से तलछट कर सकते हैं और इस आधार पर प्रयोगात्मक तकनीक और लक्षण वर्णन तरीकों का प्रस्ताव वाली संबंधित 'आयन अवरुद्ध - इलेक्ट्रॉनिक चालन' की शुरूआत के इंटरफेस काफी एक मजबूत विद्युत फील्ड के तहत सेवा के तरल की ताप विद्युत सामग्री की स्थिरता या इस अध्ययन की एक बड़ी तापमान अंतर तरल की ताप विद्युत सामग्री अनुसंधान के क्षेत्र में प्रकाशित परिणामों के व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है सुधार कर सकते हैं। "प्रकृति - संचार" पत्रिका (प्रकृति संचार, DOI: 10.1038 / s41467-018-05248-8), स्वतंत्र अनुसंधान टीम के उपकरण और माप परिणामों के भाग पत्रिका में प्रकाशित किए गए थे सेट (Vol.32, 2017 "अकार्बनिक पदार्थों के जर्नल", 1337- 1344), और चीनी पेटेंट आवेदन।

Seebeck (Seebeck) ताप विद्युत ऊर्जा रूपांतरण तकनीक एक अर्धचालक पदार्थ और एक पेल्टियर (एक पेल्टियर) थर्मल प्रभाव एक दूसरे में सीधे विद्युत ऊर्जा के साथ प्राप्त किया, मोटर वाहन और औद्योगिक निकास गर्मी सह-उत्पादन के क्षेत्र की तरह में महत्वपूर्ण और व्यापक आवेदन की संभावनाओं है का उपयोग करते हुए। हालांकि, प्रतिबंधित लंबी दूरी के क्रम संरचना में, वहाँ, क्रिस्टलीय यौगिक एक न्यूनतम सीमा (न्यूनतम जाली तापीय चालकता) के पारंपरिक ताप विद्युत सामग्री की जाली तापीय चालकता है, इस टोंटी के लिए सतत अनुकूलन अंतरिक्ष के ताप विद्युत गुण की सीमा से 2012, और चेन Lidong इतिहास ताप विद्युत टीम का नेतृत्व तेजी से आयनों शुरू 'आधारित तरल' ठोस पदार्थ की विशेषता तापीय चालकता और ताप विद्युत प्रदर्शन के अनुकूलन को कम करने का प्रस्ताव किया है ठोस कांच या क्रिस्टलीय जाली तापीय चालकता के माध्यम से टूट गया है ... नए उच्च प्रदर्शन सुविधाओं (ZT~2.0@1000 कश्मीर) आधारित ताप विद्युत सामग्री तरल प्रणाली (नेट मेटर 2012, अभिभाषक मेटर 2013 और 2014 और - सामग्री पर प्रतिबंध है, और फिर एक बड़ा वर्ग 'क्रिस्टल इलेक्ट्रॉनिक्स phonon तरल' के साथ पाया 2015 और 2017, Energ। पर्यावरण। विज्ञान। 2014 और 2017, npj एशिया मेटर। 2015, आदि), हाल ही में एक फोकस दिशा कला ताप विद्युत सामग्री बन गया है। हालांकि, इन वर्गों तरल गर्मी सामग्री (जैसे, Cu2-δSe, Ag9GaSe6, Zn4Sb3 की तरह) होने धातु फैटायनों आसानी से एक और बिजली के क्षेत्र या तापमान पर उपजी की लंबी दूरी की प्रवास की एक "तरल की तरह" विशेषताओं, सेवा में गरीब स्थिरता के लिए अग्रणी, उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग सीमित है। इस प्रकार , आयन प्रवास और भौतिक तंत्र में तरल की ताप विद्युत सामग्री का अध्ययन है, जिससे उनकी सेवा, नए उच्च प्रदर्शन तरल की एक प्रमुख वर्ग ताप विद्युत सामग्री के लिए लागू की स्थिरता में वृद्धि से।

टीम में पाया, बाहरी क्षेत्र, दूसरे छोर से एक छोर पर एक धातु कटियन नमूना से (उदाहरण के लिए, Cu, एजी, Zn) आधारित तरल ताप विद्युत सामग्री उन्मुख लंबी दूरी की प्रवास और पैदा आयन एकाग्रता ढाल। हालांकि, उच्च सांद्रता में केवल धातु धनायनित रासायनिक संभावित के बराबर या धातु केशन के इसी मौलिक धातु रासायनिक क्षमता से अधिक, एक मौलिक धातु में सामग्री से उपजी हो जाएगा सामग्री अपघटन के लिए अग्रणी। इस प्रकार, प्रत्येक प्रकार के तरल ताप विद्युत सामग्री वहाँ एक स्थिर thermodynamically सीमा केवल जब बाहरी क्षेत्र है कार्रवाई ताकि सामग्री इस सीमा, आयनों तलछट से अधिक है, और सामग्री अपघटन हो जाएगा। अन्यथा, तरल प्रकार ताप विद्युत सामग्री एक पारंपरिक ताप विद्युत क्रिस्टलीय यौगिक, स्थिरता के समान हो सकता है और बाहरी क्षेत्र के अच्छे ताप विद्युत गुण को बनाए रखेंगे, काफी मजबूत है। के आधार पर विद्युत रासायनिक सूत्र व्युत्पत्ति, इस समूह में पाया गया कि सामग्री के इस विशेष thermodynamic सीमा मूल्यों अधिकतम लागू वोल्टेज दिया जा सकता है (जैसे कि, सीमा वोल्टेज) अपघटन के माध्यम से होता सामना कर सकते हैं। एक सीमा वोल्टेज केवल सामग्री विशेषता मापदंडों के आकार से स्वतंत्र है, रासायनिक संरचना और सामग्री ही है और वातावरण के तापमान।

आदेश प्रयोगों से स्थिर thermodynamically तरल सीमा आधारित ताप विद्युत सामग्री के अस्तित्व को साबित करने के लिए, टीम एक निरंतर तापमान वातावरण में सेवा में स्वायत्त रूप से मात्रात्मक लक्षण वर्णन साधन आधारित तरल ताप विद्युत सामग्री स्थिरता और एक निश्चित तापमान अंतर के लिए पर्यावरण, क्रमशः की स्थापना की, एक रिश्तेदार प्रतिरोध और रिश्तेदार Seebeck का उपयोग कर एक मूल्यांकन पैरामीटर, परिवेश के तापमान पर (एस, एसई) तरल आधारित ताप विद्युत सामग्री, के मान 0.02-0.12V लेकर की दहलीज वोल्टेज। लगातार माप Cu2-δ की एक श्रृंखला, विलोपन के साथ या δ Cu की मात्रा में वृद्धि के रूप में भिन्नता का गुणांक परिवेश के तापमान बढ़ जाती है, Cu2-δ (एस, एसई) सामग्री की दहलीज वोल्टेज धीरे-धीरे सैद्धांतिक भविष्यवाणियों, जो सामग्री होने के लिए एक "तरल की तरह" धातु फैटायनों की विशेषताओं से पता चला है तलछट अधिक कठिन हैं के साथ अपने मूल्य बढ़ जाती है पर। पर एक निश्चित तापमान अंतर पर , Cu2-δ (एस, एसई) सामग्री की दहलीज वोल्टेज भी सामग्री का आंतरिक गर्मी प्रवाह की दिशा से संबंधित है। वर्तमान दिशा के लिए गर्मी प्रवाह की दिशा में एक ही, एक सामग्री एक छोटे दहलीज वोल्टेज होने का संकेत है कि धातु कटियन सामग्री अधिक तलछट की संभावना है जब। इसके विपरीत, जब गर्मी प्रवाह की वर्तमान दिशा के विपरीत दिशा, एक सामग्री एक बेहतर सीमा वोल्टेज, सामग्री की स्थिरता में एक उल्लेखनीय वृद्धि हो रही है।

इंटरफ़ेस में तरल की ताप विद्युत सामग्री में प्रभावी ढंग से "तरल की तरह" धातु फैटायनों और वृद्धि आधारित तरल की विशेषताओं के साथ वर्षा दबा दिया जा सकता है - आयन प्रवास और वर्षा तंत्र आगे समझ के आधार पर, टीम को शुरू करने 'एक इलेक्ट्रॉनिक चालन आयन अवरुद्ध' प्रस्तावित नहीं 'आयन अवरुद्ध - चालन इलेक्ट्रॉनों' धातु फैटायनों के रूप में सेवारत ताप विद्युत सामग्री की स्थिरता - ताप विद्युत सामग्री खंडों आधारित तरल इंटरफ़ेस बाधा द्वारा साझा से, इंटरफेसियल भूमिका क्षेत्र के माध्यम से 'चालन इलेक्ट्रॉनों अवरुद्ध आयन' हो जाएगा परिवहन इलेक्ट्रॉनों / छेद से मिलकर इंटरफ़ेस को प्रभावित नहीं करता है, तो एक उच्च बहु सामग्री प्राप्त - यह स्थिर जिससे एक मजबूत बिजली के क्षेत्र को सक्षम करने या एक अधिक से अधिक तापमान के अंतर पर केवल पत्थर का खंभा पर काम करता है, जबकि 'चालन इलेक्ट्रॉनों आयन अवरुद्ध' बने रह सकते हैं जबकि सेवा की स्थिरता, अच्छा ताप विद्युत गुण आंतरिक इस रणनीति Cu1.97S कई कार्बन का एक प्रवाहकीय सामग्री परत से जुड़ा हुआ खंडों सफलतापूर्वक सत्यापित किया गया बनाए रखेगा। इस काम न केवल तरल आधारित ताप विद्युत सामग्री के आवेदन के लिए प्रदान करता है संभावना अन्य इलेक्ट्रॉनिक / आयन मिश्रित कंडक्टर की सेवा स्थिरता में सुधार के लिए एक नया विचार भी प्रदान करती है।

अनुसंधान कार्य को राष्ट्रीय कुंजी अनुसंधान और विकास विशेष परियोजना, चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, और चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज यूथ इनोवेशन प्रोमोशन एसोसिएशन से वित्त पोषण और समर्थन प्राप्त हुआ है।

कार्य पर्यावरण (क) एक तरल आधारित ताप विद्युत सामग्री, तरल के सामान्य श्रेणी के एक उच्च वर्तमान प्रभाव ताप विद्युत सामग्री पर (ख) और (ग) एक 'आयन अवरुद्ध - चालन इलेक्ट्रॉनों' ताप विद्युत सामग्री के अंत चेहरे आधारित तरल धातु इंटरफेस जहां Cu अवक्षेप

आयन प्रवासन और तरल जैसी थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री में वर्षा के लिए शारीरिक और रासायनिक प्रक्रियाएं

(ए) महत्वपूर्ण वर्तमान और अलग-अलग लंबाई Cu1.97S नमूना की दहलीज वोल्टेज; (ग) Cu1.97S नमूना पर एक निश्चित तापमान अंतर पर महत्वपूर्ण वर्तमान; ((ख) एक सीमा वोल्टेज अलग Cu2-DS नमूना stoichiometry होने डी) विभिन्न तापमान अंतर और गर्मी प्रवाह दिशा में Cu1.97S की गंभीर वोल्टेज

'आयन बाधा-इलेक्ट्रॉन चालन' इंटरफ़ेस (ए, बी) का उपयोग करके सेवा की स्थिरता में सुधार का सिद्धांत; (सी) निरंतर तापमान वातावरण और (डी) किसी दिए गए तापमान अंतर पर्यावरण में प्रयोगात्मक परिणाम