Recentemente, o Instituto Xangai de Cerâmica, Academia Chinesa de Ciências Associate Professor Chou Pengfei, história pesquisador Xun, Chen Lidong e professor da Universidade Northwestern, G. Jeffrey Snyder, professor da Universidade de Giessen, Alemanha Jürgen Janek outras formas de cooperação, de análise em profundidade do tipo materiais termoelétricos em um íon líquido pode sair a migração e precipitação sob mecanismo de acções de campo, em conjunto com o critério de limite teórico e experimental proposto iões termodinamicamente estáveis 'baseadas líquidos' pode precipitar a partir do material, e as correspondentes técnicas e métodos de caracterização experimental proposto nesta base, a introdução de 'bloqueio de iões - condução electrónica' interface pode melhorar significativamente a estabilidade dos materiais termoeléctricos do tipo líquido de serviço sob um forte campo eléctrico ou uma grande diferença de temperatura deste estudo é importante para as aplicações práticas dos resultados da investigação materiais termoeléctricos do tipo líquido publicadas em. "Natureza - comunicação" revista (comunicações Natureza, DOI: 10.1038 / s41467-018-05248-8), equipe de pesquisa independente criada equipamentos e parte dos resultados das medições foram publicadas na revista (Vol.32, 2017 "Jornal de materiais inorgânicos", 1337- 1344), e solicitar patentes de invenção chinesa.
Seebeck (a Seebeck) a tecnologia de conversão de energia termoeléctrica, utilizando um material semicondutor e um Peltier (um Peltier) efeito térmico obtido com energia eléctrica directamente um no outro, tem perspectivas de aplicação importantes e grandes no campo de cogeração de calor de escape de automóveis e industriais semelhantes. No entanto, restrito na estrutura de ordem de longo alcance, existe condutividade térmica da estrutura do material termoeléctrico convencional do composto cristalino de um limite mínimo (condutividade térmica da estrutura mínima), limita as propriedades térmicas de espaço optimização contínua para este gargalo, a partir de 2012, e da equipe história termelétrica Chen Lidong levou íons rápidos propuseram a introdução de característica 'base líquida' do material sólido para reduzir a condutividade térmica ea otimização de desempenho termelétrica tem quebrado através da condutividade térmica da estrutura de vidro sólido ou cristalina restrições sobre o material e, em seguida, encontrado com uma grande classe 'phonon líquido - cristal Electronics ... os novos recursos de alto desempenho (ZT~2.0@1000 K) com base sistema de material termoelétrico líquido (Nat Mater 2012, Adv Mater 2013 & 2014 & 2015 e 2017, Energ. Environ. Sci. 2014 e 2017, NPJ Ásia Mater. 2015, etc.), tornou-se um recente direção do foco materiais arte termelétricas. No entanto, o calor destas classes líquido Materiais (por exemplo, Cu2-δSe, Ag9GaSe6, Zn4Sb3 semelhantes) ter uma características de "Liquid-like" de migração de longa gama de catiões metálicos facilmente precipitado a um outro campo eléctrico ou temperatura, conduzindo a uma baixa estabilidade em serviço, o que limita a sua aplicação prática. Assim , estudando o material termoeléctrico do tipo líquido na migração de iões e mecanismos físicos, aumentando assim a estabilidade do seu serviço, uma classe chave de novo líquida de alta eficiência aplicada ao material termoeléctrico.
Equipa encontrado, o campo externo, um catião de metal de material termoeléctrico líquido (por exemplo, Cu, Ag, Zn) com base a partir da amostra em uma extremidade para a outra extremidade orientada para a migração de longo alcance e gerando gradiente de concentração de iões. No entanto, apenas o metal em altas concentrações em catiónico químico potencial igual ou maior do que o correspondente potencial de metal química elementar do catião de metal irá ser precipitado a partir do material em um metal elementar, o que leva à decomposição do material. Assim, cada material termoeléctrico de líquido de tipo existe um limite termodinamicamente estável apenas quando o domínio externo acção é suficientemente forte, de modo que o material for superior a este limite, iões precipitar, e a decomposição de materiais vai ocorrer. de outro modo, o material termoeléctrico tipo líquido irá ser semelhante a um composto cristalino termoeléctrica convencional, estabilidade e manter boas propriedades térmicas do campo externo. baseado em fórmula electroquímica derivação, este grupo verificou que esta valores limite termodinâmicas particulares do material pode ser determinada a tensão máxima aplicada (isto é, a tensão limiar) pode resistir a decomposição ocorre via. um limiar de tensão é independente do tamanho dos parâmetros característicos de materiais, única composição química e o material em si e da temperatura ambiente.
A fim de provar a existência de material de limite baseado líquido termodinamicamente estável termoeléctrico de experiências, a equipa de configurar estabilidade autonomamente instrumento caracterização quantitativa baseada líquido termoeléctrico de material em serviço num ambiente de temperatura constante e o ambiente para uma dada diferença de temperatura, respectivamente, utilizando uma resistência relativa e relativa de Seebeck coeficiente de variação de um parâmetro de avaliação, uma série de medições sucessivas Cu2-δ (S, Se) a tensão de limiar do material termoeléctrico-base líquida, que apresentam valores que variam 0.02-0.12V. à temperatura ambiente, com a supressão ou o aumento da quantidade de Cu δ em aumentos de temperatura ambiente, Cu2-δ (S, se) a tensão de limiar do material gradualmente aumenta o seu valor com as previsões teóricas, que mostrou que o material que tem uma característica de "líquido-like" de catiões metálicos são mais difíceis de precipitar. a uma dada diferença de temperatura sobre , Cu2-δ (S, se) a tensão de limiar do material também está relacionado com a direcção do fluxo de calor interna do material. quando a direcção de fluxo de calor para a direcção da corrente é o mesmo, um material que tem uma tensão de limiar menor, indicando que o material de catião metálico é mais provável a precipitar. por outro lado, Quando a direção do fluxo de calor é oposta à direção da corrente, o material tem uma tensão de limite aumentada e a estabilidade do material aumenta significativamente.
Com base na migração de iões e mecanismo de precipitação maior compreensão, a equipa proposta a introdução de 'bloqueio de iões - uma condução electrónica' em material de termoeléctrico do tipo líquido na interface pode ser eficazmente suprimida precipitação com características "líquido-like" dos catiões metálicos e aumento base líquida estabilidade do material termoeléctrico servindo como catiões de metais não 'bloqueio de iões - electrões de condução' através do campo papel interfacial irá ser 'bloqueado ião - electrões de condução' da interface líquido segmentos de material termoeléctrico base compartilhada pela barreira, pode manter-se estável permitindo assim um campo eléctrico forte ou a uma maior diferença de temperatura actua sobre o monólito enquanto 'ião de bloqueio - electrões de condução' não afecta a interface consistindo de transporte de electrões / furos, obtendo-se assim um elevado multimaterial enquanto a estabilidade do serviço, que mantém boas propriedades térmicas intrínsecas esta estratégia Cu1.97S vários segmentos ligados por uma camada de material condutor de carbono foi verificada com sucesso. neste trabalho proporciona não apenas para a aplicação de material termoeléctrico-base líquida A possibilidade também fornece uma nova idéia para melhorar a estabilidade do serviço de outros condutores eletrônicos / mistos de íons.
O trabalho de pesquisa recebeu financiamento e apoio do Projeto Especial de Pesquisa e Desenvolvimento de Chave Nacional, da Fundação Nacional de Ciência Natural da China e da Associação de Promoção de Inovação de Jovens da Academia Chinesa de Ciências.
Ambiente de Trabalho (a) um material termoeléctrico-base líquida; a categoria geral de líquido a um material termoeléctrico elevado efeito de corrente (b) e (c) um 'bloqueio de iões - electrões de condução' de interface de metal líquido faces de extremidade do material termoeléctrico base onde precipitados Cu
Processos físicos e químicos para migração iônica e precipitação em materiais termelétricos líquidos
(A) a corrente crítica e a tensão de limiar de amostra diferentes comprimentos Cu1.97S; (b) que tem uma tensão de limiar diferente Cu2-dS amostra estequiometria; (c) a corrente crítica para uma dada diferença de temperatura na amostra Cu1.97S; ( d) Tensão crítica de Cu1.97S em diferentes diferenças de temperatura e direção do fluxo de calor
O princípio de melhorar a estabilidade de serviço usando a interface 'ion-barrier-electron conduction' (a, b), (c) ambiente de temperatura constante e (d) resultados experimentais em um dado ambiente de diferença de temperatura
