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Jul 31, 2023

Los científicos encuentran una forma novedosa de optimizar las propiedades termoeléctricas de las aleaciones de telururo de bismuto

18 de octubre de 2022 por Academia de Ciencias de China Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Qin Xiaoying de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China encontró la termoeléctrica

18 de octubre de 2022

por la Academia China de Ciencias

Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Qin Xiaoying de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei de la Academia de Ciencias de China descubrió que las propiedades termoeléctricas del Bi2Te2.7Se0.3(BTS) de tipo N podrían mejorarse introduciendo una pequeña cantidad de nanopartículas de Ag9AlSe6 en Matriz BTS.

La conductividad térmica de la muestra compuesta con 0,35% en volumen de Ag9AlSe6 se redujo significativamente, lo que resultó en un ZT máximo de 1,2 (423 K) y un ZT promedio de 1,1 en el rango de temperatura de 300-473 K.

Los detalles se publicaron en Inorganic Chemistry Frontiers.

Los dispositivos termoeléctricos están compuestos de materiales termoeléctricos tipo P y tipo N. En la actualidad, se han logrado grandes avances en la mejora del material termoeléctrico ZT a temperatura ambiente tipo P. Sin embargo, desarrollar materiales termoeléctricos de tipo N de alto rendimiento (ZT grande) cerca de la temperatura ambiente es más desafiante, lo que dificulta la eficiencia de conversión de los dispositivos termoeléctricos y evita que se utilicen ampliamente.

Actualmente, Bi2Te3 se reconoce como una de las aleaciones más conocidas que pueden generar electricidad y enfriar a temperatura ambiente. Sin embargo, el bajo valor termoeléctrico ZT y la eficiencia de conversión de energía del Bi2Te3 tipo N limitan su aplicación comercial. Por lo tanto, mejorar las propiedades termoeléctricas del Bi2Te3 tipo N es de gran importancia para promover su aplicación industrial.

Encontrar la segunda fase óptima es la primera y clave tarea para diseñar y fabricar un material de sistema compuesto con excelente rendimiento (incluidas función y estructura). Muchos estudios han explorado diferentes fases dispersas de BTS para obtener un mejor rendimiento termoeléctrico.

En esta investigación, los científicos investigaron las propiedades termoeléctricas de muestras BTS-xvol % Ag9AlSe6 (x= 0, 0,15, 0,25, 0,35, 0,50 y 0,70) introduciendo nanopartículas de tipo N Ag9AlSe6 en BTS. Los resultados mostraron que cuando se agregaron nanopartículas de Ag9AlSe6 a BTS, se mejoró la dispersión de fonones y el límite de fase, se mejoró el coeficiente de Seebeck y se redujo la conductividad térmica.

El rendimiento termoeléctrico de la muestra compuesta BTS-0,35vol% Ag9AlSe6 mejoró aproximadamente un 40 % en comparación con el BTS original, y el valor ZTmax alcanza 1,2 (423 K). El ZTave promedio de BTS-0.50vol% Ag9AlSe6 fue 1.1 (300K-473K).

Este trabajo demostró que la adición de nanopartículas de Ag9AlSe6 era una forma eficaz de mejorar las propiedades termoeléctricas de BTS, lo que era de gran importancia para la regulación de las propiedades termoeléctricas de las aleaciones de telururo de bismuto tipo N.

Más información: Tao Chen et al, Mejora del rendimiento termoeléctrico de Bi2Te2.7Se0.3 de tipo n mediante la incorporación de inclusiones de Ag9AlSe6, Inorganic Chemistry Frontiers (2022). DOI: 10.1039/D2QI01232D

Proporcionado por la Academia China de Ciencias