统一接触层和低温过渡液相互连,用于高性能全Mg基热电器件
Shanghao Chen1,2, Tianyu Zhang2, Jinxuan Cheng2
1National Key Laboratory of Precision Welding & Joining of Materials and Structures, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China.
National science review
|July 10, 2025
概括
这项研究开发了一种稳定,高性能的基于Mg的热电装置,用于废热回收. 使用Mg2Ni接触和Ni-Sn粘合,该设备实现了10.8%的转换效率,展示了其对环保能源解决方案的潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 能源转换 能源转换
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 热电技术将废热转化为电力,以Mg为基础的材料为Bi2Te3.3提供了具有成本效益的,环保的替代品.
- 基于Mg的设备面临的挑战包括Mg的反应性,挥发性和MgAgSb相变,阻碍了性能和集成.
- 开发稳定高效的基于Mg的热电设备对于低档废热回收至关重要.
研究的目的:
- 制造一款基于Mg的高性能和稳定的热电装置,以高效地利用低等级废热.
- 解决基于Mg的热电材料中的接口接触和设备集成问题.
- 评估开发的设备的长期稳定性和转换效率.
主要方法:
- 使用n型Mg3 ((Sb,Bi) 2和p型MgAgSb与统一的Mg2Ni接触层制造基于Mg的热电装置.
- 应用Ni-Sn过渡液相 (TLP) 低温粘合用于设备集成.
- 进行热衰老和循环测试,以评估接口和关节的稳定性.
主要成果:
- 成功制造了一种基于Mg的热电装置,Mg2Ni作为统一的接触层.
- Ni-Sn TLP粘合物确保了稳定的接口接触和关节,由热老化和循环测试证实.
- 分段式n型腿部装置在300K的温度差异下实现了约10.8%的特殊热电转换效率.
结论:
- 开发的基于Mg的热电装置表现出卓越的长期稳定性和高转换效率.
- Mg2Ni接触和Ni-Sn TLP结合有效地克服了基于Mg的热电材料的整合挑战.
- 这项工作为环境友好的基于Mg的热电设备在低档废热回收中的实际应用铺平了道路.
