通过抑制双极效应和增强的声子散射,在Te-doped电子负元素填充的Skutterudites中增强高温热电性能
Zhixing Chen1, Minhui Yuan1, Jingyi Lyu1
1School of Materials, Shenzhen Campus of Sun Yat-Sen University, No. 66, Gongchang Road, Guangming District, Shenzhen, Guangdong 518107, China.
ACS applied materials & interfaces
|September 13, 2024
概括
这项研究增强了中温热电材料,通过添加和填充到抗氧化物 skutterudites. 这一策略优化了热电性能,为高效的能源转换取得了很高的成绩.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 能源转换 能源转换
背景情况:
- 基于CoSb3的 skutterudites显示出作为中温热电材料的希望.
- 高导热性和在高温下性能降低限制了它们的应用.
- 双极扩散在更高温度下对热电性能产生不利影响.
研究的目的:
- 为了减轻基于CoSb3的 skutterudites所面临的挑战,以提高热电性能.
- 为了研究 Te 兴奋剂和 Se 填充对热电性质的影响.
- 为了实现热和电传输性能的协同优化.
主要方法:
- 使用固态反应和火花等离子体烧结合成Se-Co4Sb12-xTex化合物.
- 材料属性的表征,包括载体度,功率因子和导热率.
- 对Te兴奋剂和Se填充对热电功率 (ZT) 数据的影响的分析.
主要成果:
- 在Sb位点的Te兴奋剂增强了载体度和抑制了双极扩散,产生了~43μW cm-1 K-2的功率因子.
- 由于低共振频率,Se填充CoSb3空隙使格子导热率降低到1.55 W m-1 K-1.
- 在773K的Se0.1Co4Sb11.55Te0.45获得了1.23的峰值值值 (ZT).
结论:
- 结合Te兴奋剂和Se填充有效地优化了基于CoSb3的 skutterudites中的热电性能.
- 这种方法为开发高效的中温热电材料提供了途径.
- 在先进的热电应用中,对声学和电子属性的协同调至关重要.
