The invention relates to a novel low thermal conductivity argyrodite thermoelectric material and its preparation method, chemical type thermoelectric materials for Ag9Ga1 xMx (Se1 ySy) 6, among them, a M, Cd, Zn from Cr or Ge, 0 = x = 0.06, 0 = y = 0.10; system the preparation, with purity more than 99.99% elements as the raw materials, according to the stoichiometric ratio of weighing, placed in sealed quartz vacuum packaging tube; use muffle furnace, the high purity raw materials under high temperature melting reaction after rapid quenching, the first ingot; the first ingot vacuum packaging in the quartz tube, for the high temperature annealing, rapid quenching, second ingot; second ingot grinding into powder, placed in a graphite mold, under vacuum atmosphere by induction heating by hot pressing sintering, then slow down, you can. Compared with the existing technology, the thermoelectric material has stable mechanical properties and extremely low lattice thermal conductivity (0.2W/m. K), and has a good application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种新型低导热硫银锗矿热电材料及其制备方法
本专利技术属于新能源材料
,涉及一种新型低导热硫银锗矿热电材料及其制备方法。
技术介绍
地球上不可再生能源逐渐枯竭,随之带来的环境污染的形势也日益严峻,开发利用可再生清洁能源是未来的趋势所向。在实际生产和生活中,大量的能源以废热的形式消耗,比如工厂的废热、汽车的尾气排放等。热电能源转换技术可以直接实现热能和电能之间的直接转换,是实现清洁能源的典型技术。热电能源转换主要依靠内部载流子实现电能和热能的输运,在使用过程中具有无传动部件、无噪音、无污染的特性,将在环境友好型的建设产生巨大的促进作用。研究表明,高的热电转换效率需要高的无量纲热电优质zT,表达式为zT=S2σT/(κE+κL)其中:S是塞贝克系数;σ是电导率;T为绝对温度,κE是电子热导率,κL是晶格热导率。热电优质zT提升的困难主要来源于塞贝克系数S、电导率σ、电子热导率κE之间的强烈耦合,单一的提升一个参量的性能的往往会使另一个参量性能降低,此消彼长。其中,晶格热导率作为唯一的独立参量,可以通过形成一维点缺陷、二维位错缺陷和三维面缺陷散射声学声子,从而降低晶格热导率提升热电性能。因此,探索和开发具有低晶格热导的新材料也逐渐成为热电材料研究的主流方向之一,低晶格热导率一般出现在晶体结构复杂、摩尔质量较大和晶格畸变的材料。硫银锗矿是一类分布于地球岩层内的天然矿物,其中的典型代表为Ag8SiTe6、Ag8GeTe6、Ag8SnSe6。硫银锗矿化合物晶体结构复杂,晶格热导率往往极低,符合热电材料需要的基本条件。但是,该类材料机械强度低、样品在制备过程非常容 ...
【技术保护点】
一种新型低导热硫银锗矿热电材料,其特征在于,该热电材料的化学式为Ag9Ga1‑xMx(Se1‑ySy)6,其中,M选自Cr、Cd、Zn或Ge中的一种,0≤x≤0.06,0≤y≤0.10。
【技术特征摘要】
1.一种新型低导热硫银锗矿热电材料,其特征在于,该热电材料的化学式为Ag9Ga1-xMx(Se1-ySy)6,其中,M选自Cr、Cd、Zn或Ge中的一种,0≤x≤0.06,0≤y≤0.10。2.根据权利要求1所述的一种新型低导热硫银锗矿热电材料,其特征在于,所述的x=0且y=0.05或x=0且y=0.10。3.如权利要求1所述的一种新型低导热硫银锗矿热电材料的制备方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:(1)真空封装:以纯度大于99.99%的单质为原料,按照化学计量比进行称重配料,置于密封石英管中进行真空封装;(2)高温熔融淬火:使用马弗炉加热,使高纯原料在高温下熔融反应后,急速淬火冷却,得到第一铸锭;(3)退火淬火:将第一铸锭真空封装在石英管中,进行高温退火处理后,急速淬火冷却,得到第二铸锭;(4)高温热压烧结:将第二铸锭研磨成粉末,置于石墨模具中,在真空气氛下通过感应加热升温进行热压烧结,随后缓慢降温,即制得所述的低导热硫银锗矿热电材料。4.根据权利要3所述的一种新型低导热硫银锗矿热电材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中以150~300K/h的速率将石英管从室温加热至1123~1323...
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