通过Na2S实现协同微结构和组合工程,实现了具有超高设备功率密度的高性能多孔PbTe热电
Shaoqing Lu1, Zhengyi Zhu1, Weite Meng1
1School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui Province Engineering Research Center of Flexible and Intelligent Materials, School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei, 230009, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 6, 2025
概括
本研究提出了一种用于增强热电材料的新方法,以实现可持续的能源回收. 优化的 Telluride (PbTe) 材料在将热转化为电的过程中实现了高效率,为先进的设备铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 可持续能源 可持续能源
背景情况:
- 热电 (TE) 材料将热转化为电力,但在优化传输特性方面面临挑战.
- 同时增强电气和热传输对于实际的TE应用至关重要.
研究的目的:
- 使用Na2S辅助合成开发基于PbTe的TE材料的共同设计策略.
- 通过微观结构和构成工程来实现高热电性能.
主要方法:
- 固态合成PbTe与Na2S,以创建层次的多孔性和Na注.
- 微结构性特征分析谷物精炼,纳米沉和位移.
- 评估热导电性,电传输和TE的优点 (zT).
主要成果:
- 优化的组成 (Pb0.97Na0.03Te-1.0%Na2S) 实现了超低的晶格导热率 (≈0.50 W m-1 K-1 在750 K).
- 峰值 TE 功率 (zT) 值在 823 K 时为 ≈2.2 ,平均zT ≈1.9 从 623-823 K.
- 单脚TE模块表现出13.4%的转换效率;单对模块达到2.2W cm−2的功率密度.
结论:
- 通过Na2S辅助合成,可以同时优化PbTe中的语子散射,载体度和频段收.
- 开发的战略为推进中温TE材料和设备提供了一个可扩展的途径.
- 设备的高性能验证了工程PbTe在高效的热电转换方面的潜力.
