Recientemente, el Instituto de Shanghai de la Cerámica, la Academia China de Ciencias Profesor Asociado Chou Pengfei, historia investigador Xun, Chen Lidong y profesor de la Universidad Northwestern, G. Jeffrey Snyder, profesor de la Universidad de Giessen, Alemania Jürgen Janek otra de cooperación, análisis en profundidad del tipo de materiales termoeléctricos en un ion líquido pueden salir migración y precipitación bajo mecanismo de acción de campo, en relación con el criterio de límite teórico y experimental propuesto iones termodinámicamente estables 'basado líquidos' pueden precipitar a partir del material, y las correspondientes técnicas y los métodos de caracterización experimental propuesto sobre esta base, la introducción de 'bloqueo ion - conducción electrónica' interfaz puede mejorar significativamente la estabilidad de los materiales termoeléctricos de líquido como de servicio bajo un campo eléctrico fuerte o una gran diferencia de temperatura de este estudio es importante para las aplicaciones prácticas de los resultados de investigación materiales termoeléctricos de líquido como aparecen en. "Naturaleza - comunicaciones" (revista comunicaciones Naturaleza, DOI: 10.1038 / s41467-018-05248-8), equipo de investigación independiente creada por el equipo y parte de los resultados de las mediciones fueron publicados en la revista (Vol.32, 2017 "Diario de materiales inorgánicos", 1337- 1344), y solicitar las patentes de invención china.
Seebeck (la Seebeck) tecnología de conversión de energía termoeléctrica utilizando un material semiconductor y un Peltier (a Peltier) efecto térmico conseguido con energía eléctrica directamente una en la otra, tiene importantes y amplias perspectivas de aplicación en el campo de la automoción e industrial de cogeneración de calor de escape similares. Sin embargo, restringido en la estructura de orden de largo alcance, hay conductividad térmica reticular del material termoeléctrico convencional de compuesto cristalino de un límite mínimo (conductividad térmica mínima de celosía), limita las propiedades termoeléctricas de espacio optimización continua para este cuello de botella, a partir de 2012, y el equipo de la historia termoeléctrica Chen Lidong llevó iones rápidos han propuesto la introducción de característica 'de base líquida' del material sólido para reducir la conductividad térmica y la optimización del rendimiento termoeléctrico ha roto a través de la conductividad térmica de celosía de vidrio sólido o cristalino restricciones sobre el material y, a continuación, se han encontrado con una gran clase 'fonones líquido - cristalina Electrónica' ... las nuevas características de alto rendimiento (ZT~2.0@1000 K) sistema de material termoeléctrico líquido a base (Nat Mater 2012, Adv Mater 2013 y 2014 y 2015 y 2017, Energ. Environ. Sci. 2014 y 2017, npj Asia Mater. 2015, etc.), se ha convertido en un reciente materiales arte termoeléctricos dirección de enfoque. Sin embargo, el calor de estas clases líquido Materiales (por ejemplo, Cu2-δSe, Ag9GaSe6, Zn4Sb3 similares) que tiene un características "líquido-como" de la migración de largo alcance de cationes de metales fácilmente precipitados en un campo eléctrico más o temperatura, que conduce a una pobre estabilidad en el servicio, lo que limita su aplicación práctica. Por lo tanto , mediante el estudio de material termoeléctrico líquido-como en la migración de iones y mecanismos físicos, lo que aumenta la estabilidad de su servicio, una clase clave del nuevo líquido de alto rendimiento aplicado al material termoeléctrico.
Equipo encontró, el campo externo, un catión metálico material termoeléctrico líquido (por ejemplo, Cu, Ag, Zn) sobre la base de la muestra en un extremo hasta el otro extremo orientado migración de largo alcance y la generación de gradiente de concentración de iones. Sin embargo, sólo el metal a altas concentraciones a las catiónico química potencial igual o mayor que el correspondiente potencial químico metal elemental del catión metálico se precipitó a partir del material en un metal elemental, lo que lleva a la descomposición del material. por lo tanto, cada tipo de material termoeléctrico líquido existe un límite termodinámicamente estable sólo cuando el campo externo acción no es lo suficientemente fuerte, de manera que el material excede este límite, los iones se precipitan, y la descomposición de material va a producir. de lo contrario, el material termoeléctrico de tipo líquido será similar a un compuesto cristalino termoeléctrico convencional, la estabilidad y mantener buenas propiedades termoeléctricas del campo externo. basado en fórmula electroquímica derivación, este grupo encontró que este particular valores límite termodinámico del material se puede dar la tensión máxima aplicada (es decir, tensión de umbral) puede resistir la descomposición se produce a través de. una tensión de umbral es independiente del tamaño de los parámetros característicos de materiales, solamente composición química y el propio material y la temperatura ambiente.
Con el fin de demostrar la existencia de material termoeléctrico basado límite líquido termodinámicamente estable a partir de experimentos, el equipo configurado estabilidad basada autónoma instrumento caracterización cuantitativa líquido termoeléctrica de material en servicio en un entorno de temperatura constante y el medio ambiente para una diferencia de temperatura dada, respectivamente, utilizando una resistencia relativa y relativa Seebeck coeficiente de variación como un parámetro de evaluación, una serie de mediciones sucesivas Cu2-δ (S, Se) la tensión de umbral del material termoeléctrico de base líquida, que valores que van 0.02-0.12V. a temperatura ambiente, con la supresión o la mayor cantidad de δ Cu en aumentos de la temperatura ambiente, Cu2-δ (S, se) la tensión de umbral del material aumenta gradualmente su valor con las predicciones teóricas, que han mostrado el material que tiene una características "líquido-como" de cationes metálicos son más difíciles de precipitar. a una diferencia de temperatura dada en , Cu2-δ (S, se) la tensión de umbral del material también está relacionada con la dirección del flujo de calor interna del material. cuando la dirección del flujo de calor a la dirección de la corriente es el mismo, un material que tiene una tensión de umbral más pequeño, lo que indica que el material catión metálico es más probable que precipitar. a la inversa, Cuando la dirección del flujo de calor es opuesta a la dirección de la corriente, el material tiene un voltaje umbral mejorado y la estabilidad del material aumenta significativamente.
Sobre la base de la migración de iones y el mecanismo de precipitación aún más la comprensión, el equipo propuso la introducción de 'bloqueo ion - una conducción electrónica' en material termoeléctrico líquido-como en la interfaz se puede suprimir eficazmente la precipitación con características "líquido-como" de los cationes metálicos y líquido a base aumento estabilidad del material termoeléctrico que sirve como cationes de metales no 'de bloqueo de iones - electrones de conducción' a través del campo papel interfacial será 'bloqueado de iones - electrones de conducción' desde la interfaz líquido segmentos de material termoeléctrico basado compartida por la barrera, puede permanecer estable permitiendo de este modo un campo eléctrico más fuerte o en una mayor diferencia de temperatura actúa sobre el monolito mientras 'de bloqueo de iones - electrones de conducción' no afecta a la interfaz que consiste en el transporte de electrones / agujeros, por lo que la obtención de una alta de múltiples materiales mientras que la estabilidad del servicio, será mantener buenas propiedades termoeléctricas intrínsecas esta estrategia Cu1.97S múltiples segmentos conectados por una capa de material conductor de carbono ha sido verificado con éxito. este trabajo no sólo proporciona para la aplicación de material termoeléctrico de base líquida La posibilidad también proporciona una nueva idea para mejorar la estabilidad del servicio de otros conductores mixtos electrónicos / de iones.
El trabajo de investigación ha recibido financiación y apoyo del Proyecto Especial Nacional de Investigación y Desarrollo Clave, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Asociación de Promoción de la Innovación Juvenil de la Academia China de Ciencias.
Medio ambiente de trabajo (a) un material termoeléctrico de base líquida; la categoría general de líquido a un material termoeléctrico alto efecto de corriente (b) y (c) un "bloqueo iónico - de conducción electrones caras extremas del material termoeléctrico basado interfaz metal líquido donde precipitados Cu
Procesos físicos y químicos para la migración iónica y la precipitación en materiales termoeléctricos de tipo líquido
(A) la corriente crítica y la tensión de umbral de diferentes longitudes Cu1.97S muestra; (b) que tiene una tensión de umbral diferente Cu2-dS muestra estequiometría; (c) la corriente crítica a una diferencia de temperatura dada en la muestra Cu1.97S; ( d) Voltaje crítico de Cu1.97S en diferentes diferencias de temperatura y dirección de flujo de calor
Usando 'de bloqueo de iones - electrones de conducción' principio de la mejora de la estabilidad de interfaz de servicio (a, b); (c) el medio ambiente de temperatura constante y (d) los resultados en un entorno dado de una diferencia de temperatura
