Оксидный термоэлектрический материал

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Клындюк Андрей Иванович Чижова Екатерина Анатольевна Красуцкая Наталья Сергеевна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Оксидный термоэлектрический материал, имеющий структуру перовскита, включающий смешанные оксиды металлов 1, 2, 3, 4 иили , где 1 представляет собой один из металлов , ,или , 2 - , 3 - , 4 -или , при следующем соотношении компонентов, мол.оксид металла 1 20-24 оксид металла 2 24-26 оксидили 1-5 оксиды металлов 3 и 4 остальное. Изобретение относится к области химии, в частности к разработке термоэлектрических оксидных керамических материалов, предназначенных для эффективной термоэлектроконверсии при высоких температурах. Теплота, выделяющаяся в окружающую среду при работе промышленных предприятий и транспорта, может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию в термоэлектрогенераторах (ТЭГ), для создания которых необходимы материалы, характеризующиеся высокими значениями фактора мощности 2,где- коэффициент термоЭДС,- электропроводность материала. Термоэлектрические материалы должны обладать высокими значениями термоЭДС и электропроводности, а также низкой теплопроводностью. Указанный комплекс свойств демонстрируют теллуриды висмута, сурьмы и свинца, твердые растворы на их основе, а также силициды железа и других металлов 1. Использование теллуридов и силицидов для конверсии тепловой энергии в электрическую при высоких температурах (в этом случае конверсия тепловой энергии в электрическую протекает наиболее эффективно) ограничено низкой устойчивостью этих материалов к окислению атмосферным кислородом. В качестве альтернативы традиционным термоэлектрикам на основе халькогенидов металлов выступают сложные оксиды, такие как слоистые кобальтиты натрия (2),16900 1 2013.02.28 смешанные оксиды 23( - металл), твердые растворы 1- 2, производные перовскитного кобальтита лантана (, )2 ( - , ) 3, различные двойные перовскиты и твердые растворы на их основе (26, 26 и др.) 4, 5, а также тройные перовскиты (237-) 6. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является материал, описанный в 5. Недостатком данного материала является то, что он характеризуется недостаточно высокими значениями фактора мощности при высоких температурах(максимальное значение 14 мкВт/(мК 2) при 873 К для материала с соотношением металлов 1,950,0511). Задачей настоящего изобретения является разработка оксидного термоэлектрического материала с улучшенными термоэлектрическими характеристиками (более высокими значениями фактора мощности). Поставленная задача достигается тем, что в состав оксидного термоэлектрического материала, имеющего структуру перовскита, включающий смешанные оксиды металлов 1, 2, 3 и 4, где 1 представляет собой один из металлов , ,или , 2 - ,3 - , 4 -или , дополнительно вводят оксидыилипри следующем соотношении компонентов, мол.оксид металла 1 20-24 оксид металла 2 24-26 оксид натрия или калия 1-5 оксиды металлов 3 и 4 остальное. Введение в исходную шихту легкоплавких оксидов натрия или калия должно улучшить спекаемость материала 7 и позволит получить керамику, характеризующуюся более низкой пористостью и, как следствие, более высокими значениями электропроводности. Кроме того, так как замещение оксидов лантаноидов оксидами щелочных металлов в термоэлектрическом материале -типа носит донорный характер, т.е. увеличивает концентрацию основных носителей заряда (дырок), то это должно привести к дополнительному увеличению электропроводности термоэлектрического материала 7, 8, что в итоге позволит получить керамику с улучшенными термоэлектрическими характеристиками (более высокими значениями фактора мощности). Таким образом, отличительной особенностью заявляемого термоэлектрического материала является то, что он дополнительно содержит оксиды натрия или калия, которые частично замещают оксиды лантаноидов, что позволяет получить керамику с улучшенными термоэлектрическими свойствами. В литературе такие термоэлектрические материалы не описаны и нами предлагаются впервые. Изобретение поясняется примерами. Пример 1 (по прототипу) Оксиды 611 (х.ч.),(ос.ч.) и 23 (ос.ч) и карбонат 3 (ч.), взятые в молярных соотношениях(1)111 (0,0-0,05), смешивали в агатовой ступке, брикетировали и кальцинировали на воздухе при 1373 К 24 ч, затем перемалывали, прессовали в виде таблеток диаметром 9 мм и брусков размером 5530 мм и спекали в кислороде при температуре 1373 К в течение 24 ч. Электропроводность и термоЭДС спеченной керамики измеряли по методике 9, по полученным данным рассчитывали значения фактора мощности керамики (таблица). Примеры 2-7 Оксиды 611 (х.ч.),(ос.ч.) и 23 (ос.ч) и карбонат 3 (ч.) и 23 (ч.)(0,0-0,05), смешивали в агатовой ступке, брикетировали и кальцинировали на воздухе при 1373 К 24 ч, затем перемалывали, прессовали в виде таблеток диаметром 9 мм и брусков размером 5530 мм и спекали в кислороде при температуре 1373 К в течение 24 ч. 2 16900 1 2013.02.28 Электропроводность и термоЭДС спеченной керамики измеряли по методике 9, по полученным данным рассчитывали значения фактора мощности керамики (таблица). Пример 8 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Примеры 9-14 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Пример 15 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Примеры 16-21 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Пример 22 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Примеры 23-28 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида 611 (х.ч.) использовался оксид 23 (х.ч.). Пример 29 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Примеры 30-35 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Пример 36 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Примеры 37-42 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Пример 43 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Примеры 44-49 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Пример 50 (по прототипу) Аналогичен примеру 1, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Примеры 51-56 Аналогичны примерам 2-7, только вместо оксида(ос.ч.) использовался оксид 34 (ч.д.а.). Проведенные в примерах 1-56 исследования (таблица) показывают, что введение оксидовили К в шихту, используемую для синтеза оксидного термоэлектрического материала, имеющего структуру перовскита, включающего смешанные оксиды металлов 1,2, 3 и 4, где 1 представляет собой один из металлов , ,или , 2 - , 3 , 4 -или , приводит к улучшению спекаемости (уменьшению пористости) получаемой керамики и росту ее электропроводности, в результате чего значения фактора мощности термоэлектрического материала возрастают (до 13,7- пример 4, 12,3 пример 1, 8,6- пример 2). 3(по прототипу) 510,990,01111 16 3280 4160 0,023 0,032 1,74 4,26 520,970,03111 14 3320 4210 0,023 0,032 1,76 4,31 530,950,05111 11 3370 4280 0,023 0,032 1,78 4,38 540,990,01111 15 3280 4170 0,023 0,032 1,74 4,27 550,970,03111 13 3340 4250 0,023 0,032 1,77 4,35 560,950,05111 10 3410 4320 0,023 0,032 1,80 4,42 Данное изобретение может найти применение на предприятиях приборостроительного профиля, занимающихся производством оксидных материалов для электронной техники, в частности на НВ РУП Элкерм, ОП РУП Феррит. Источники информации 1.// . . -,, ,1995. - 701 . 2..// .. , . , . . - , . - 2002. - 255 . 3..,.,.,.,.3 // Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: H01L 35/22, C04B 35/50

Метки: термоэлектрический, оксидный, материал

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-16900-oksidnyjj-termoelektricheskijj-material.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Оксидный термоэлектрический материал</a>

Похожие патенты