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Basado en materiales similares a líquidos de alto rendimiento, Los científicos del Instituto de Cerámica de Shanghai de la Academia de Ciencias de China y la Universidad Northwestern en los EE. UU. fabricaron un Cu 2 Se / Yb 0,3 Co 4 Sb 12 módulo termoeléctrico con ocho Ni / Ti / Yb de tipo n 0,3 Co 4 Sb 12 patas y ocho Ni / Mo / Cu de tipo p 2 Se piernas.
Su estrategia va más allá del diseño normal de módulos TE basados en materiales TE tradicionales, obteniendo así una alta eficiencia de conversión de energía del 9,1 por ciento y una excelente estabilidad de servicio. El estudio fue publicado en Joule .
El diseño habitual de módulos termoeléctricos basados en materiales tradicionales solo necesita lograr una alta eficiencia o una salida de alta potencia a través de la optimización de la geometría y las interfaces de las patas del material. Sin embargo, Los iones similares a líquidos presentan un nuevo desafío y la estabilidad del servicio debe incluirse en el diseño de módulos termoeléctricos basados en materiales similares a líquidos.
Durante el servicio, el voltaje a través de materiales similares a líquidos ( V a ) está directamente relacionado con la relación de las áreas de la sección transversal de las piernas p y n ( A pag /A norte ). Si el material similar a un líquido es de tipo p, el mas largo A pag /A norte conducirá a un menor V a y consecuentemente mejor estabilidad durante el servicio.
En este estudio, Los científicos desarrollaron dos tipos de módulos TE basados en materiales similares a líquidos. Eligieron Cu 2 Se y Cu 1,97 S para las patas tipo p y Yb seleccionado 0,3 Co 4 Sb 12 skutterudite relleno para las piernas tipo n. Los resultados mostraron que el Cu 1,97 S / Yb 0,3 Co 4 Sb 12 El módulo TE no es estable durante el servicio, mientras que el Cu 2 Se / Yb 0,3 Co 4 Sb 12 El módulo TE es bastante estable cuando A pag /A norte es superior a cuatro.
El análisis numérico tridimensional mostró que una alta eficiencia de conversión de energía requiere que A pag /A norte estar entre dos y ocho. Por lo tanto, A pag /A norte Se requieren valores entre cuatro y ocho para maximizar simultáneamente la eficiencia de conversión y lograr una buena estabilidad.
Los científicos se dieron cuenta de una eficiencia máxima de conversión de energía del 9,1 por ciento para el Cu 2 Se / Yb 0,3 Co 4 Sb 12 módulo termoeléctrico, una eficiencia de conversión de energía récord entre los módulos termoeléctricos de alta temperatura. La prueba de envejecimiento a largo plazo confirmó la buena estabilidad del módulo.
Esta estrategia también se puede utilizar para diseñar nuevos módulos TE basados en otros materiales similares a líquidos como Ag 9 GaSe 6 y Zn 4 Sb 3 .
La tecnología termoeléctrica puede realizar una conversión directa entre calor y electricidad. Debido a las ventajas de la ausencia de ruido, sin partes móviles, y alta fiabilidad, Ha atraído gran atención como una forma alternativa de utilizar la energía de manera muy eficiente.
