高純度およびリサイクルシリコンを用いた機械的合金によって開発されたナノ構造の高マンガンシリシード熱電学

科学分野:

• 材料科学
• 固体物理学
• エネルギー変換

背景:

• 機械的な合金 (MA) は,高度な熱電性 (TE) 材料を作成するためのエネルギー効率の高い方法です.
• 式 Mn ((Si_1-xAl_x) _{1.75の高マンガンシリシード (HMS) 段階は,有望なTE材料である.}
• アルミニウム (Al) ドーピングは,HMSの熱電性特性を強化するために調査されています.

研究 の 目的:

• 短時間球磨きを使用してアルドープされたHMSフェーズを合成する.
• HMSの構造的および電気的輸送特性に対するアルミニウム置換の影響を調査する.
• リサイクルシリコンから得られるものを含め,アルドーピングされたHMSの熱電効率を評価する.

主な方法:

• Mn ((Si_1-xAl_x) _1.75 (0 ≤ x ≤ 0.05) を機械的合金 (MA) によって合成する.
• 粉末X線微分法 (XRD) とスキャニング電子顕微鏡 (SEM) を用いた特徴化.
• 電気伝導率とシーベック係数を含む電気伝送特性の測定

主要な成果:

• MAは,小量の二次MnSi,特にアルドーピングされたサンプルでHMSフェーズを成功裏に生成しました.
• Alの置換により,穴のドーピングが効果的になり,キャリア密度と電気伝導性が増加しました.
• 2. 5%のアルドーピングされたHMSフェーズは,最大値 (ZT) を773Kで0. 43を達成した.
• 光電 (PV) 製造の副産物からのシリコンを使用して合成されたHMSは,より高いMnSi含有量のために TE効率が低下しました.

結論:

• MA経由でHMSにアルドーピングは,熱電性能を高めるための実行可能な戦略です.
• MnSi二次相の存在は,特にリサイクルされたSiソースを使用する場合, TE効率に影響を与えます.
• HMSにおける最適化されたアルミニウムのドーピングは,効率的な熱電気エネルギー変換の可能性を提供します.