一种镁锑基热电元件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种镁锑基热电元件及其制备方法和应用，所述镁锑基热电元件包括：位于该热电元件中心的镁锑基热电材料基质层、附着在所述基质层的两个表面的过渡层以及分别附着在两个过渡层表面的两个电极层，其中，所述过渡层的材料为镁铜合金和/或镁铝合金，所述电极层的材料为铜。本发明专利技术开发出的能够适用于镁锑基热电材料的过渡层和电极层具有重要的应用意义和前景，此电极层使得镁锑基热电材料有机会进入市场，实现产业化成为可能。本发明专利技术制得的热电器件与市场上现有的碲化铋热电器件相比具有更低的成本，同时还能够节约稀有元素碲，对于节约能源，保护环境方面也是有益的。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锑基热电元件及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种镁锑基热电元件及其制备方法和包含该镁锑基热电元件的热电制冷器件。
技术介绍
热电材料是能够实现热能和电能直接相互转化的一种功能材料。由热电材料制成的热电元器件具有质量轻、体积小、结构简单、无噪声、零排放、使用寿命长等优点。这对于解决能源危机和环境污染等严峻问题具有重大意义，也因此受到了世界各国的高度重视。随着新材料设计理念以及器件制备新工艺与新技术的发展，热电材料的性能逐步得到优化与提升。与此同时，热电器件也一定程度上实现了商业化，尤其是在近室温热电制冷器件方面，碲化铋材料得到了较为广泛推广和应用。然而，由于碲化铋材料成本高昂，并且有一定的毒性，限制了这类材料在热电制冷方面进一步的大规模使用。因此，发展新型近室温热电材料与器件是整个热电领域发展的战略需求，也是热电制冷产业发展的瓶颈性问题。镁锑基合金是一种新型热电材料，从2016年开始成为了热电领域的一个研究热点。科研人员经过大量的研究，通过各种手段使得n型镁锑基热电材料的热电优值得到了很大的提高，室温热电优值ZT已经能够接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁锑基热电元件，所述镁锑基热电元件包括：位于该热电元件中心的镁锑基热电材料基质层、附着在所述基质层的两个表面的过渡层以及分别附着在两个过渡层表面的两个电极层，其中，所述过渡层的材料为镁铜合金和/或镁铝合金，所述电极层的材料为铜。/n

【技术特征摘要】
1.一种镁锑基热电元件，所述镁锑基热电元件包括：位于该热电元件中心的镁锑基热电材料基质层、附着在所述基质层的两个表面的过渡层以及分别附着在两个过渡层表面的两个电极层，其中，所述过渡层的材料为镁铜合金和/或镁铝合金，所述电极层的材料为铜。


2.根据权利要求1所述的镁锑基热电元件，其中，所述镁铜合金的组成为MgmCu，0.5≤m≤3，所述镁铝合金的组成为MgnAl，0.05≤n≤0.95。


3.根据权利要求1或2所述的镁锑基热电元件，其中，所述镁锑基热电材料的组成为Mg3.3-xZxBi0.5Sb1.5-yTey，其中，0≤x≤0.1，0.01≤y≤0.05，Z为选自Mn、Ni、Cr和Nb中的一种或多种元素。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的镁锑基热电元件，其中，所述过渡层的厚度为2～500μm，优选为2～100μm，电极层厚度为2～500μm，优选为2～100μm。


5.权利要求1至4中任一项所述镁锑基热电元件的制备方法，所述制备方法包括：将过渡层材料各元素单质按化学式比例混合成均匀的过渡层粉末，然后将镁锑基热电材料基质层、过渡层粉末以及用于构成电极层的铜箔置于模具中进行放电等离子烧结或者置于热等静压机中压制，制得所述镁锑基热电元件；或者
所述制备方法包括：通过磁控溅射和/或热喷涂方法在所述镁锑基热电材料基质层的两个表面分别形成所述过渡层和电极层，制得所述镁锑基热电元件。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述放电等离子烧结的条件包括：以每分钟30～80℃的升温速率升温到450～550℃，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵怀周，杨佳伟，常思轶，高君玲，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11