涂覆有保护层的热电材料制造技术

一种具有用于形成热电模块的部分的形状的热电材料，其中热电材料被涂覆有保护层以阻止由湿度、氧气、化学物质或热应力所导致的退化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂覆有保护层以阻止由湿度、氧气、化学物质或加热导致的退化的热电材料，以及包括热电材料的热电模块，以及用于制备热电材料和模块的方法。
技术实现思路
热电发电机和Peltier结构本身已公开了一段时间。一侧受到加热而另一侧被冷却的P和η型掺杂半导体传输电荷通过外电路，并且可以通过电路中的负载作电功。在这种方法中实现的热到电能的转换效率在热动学上受到Carnot效率限制。因此，在高温侧温度为1000Κ、“低温”侧温度为400Κ的情况下可以获得(1000-400) 1000 = 60%的效率。 然而，迄今为止最高只能获得6%的效率。另一方面，当向这种结构施加直流电流时，热量从一侧传输至另一侧。这种 Peltier结构像热泵一样工作，因此适于冷却设备部件、车辆或建筑物。相比于常规加热，基于Peltier原理的加热也更优选，因为相比于对应于提供的能量当量，其传输更多热量。例如 George S. Nolas, Joe Poon 禾口 Mercouri Kanatzidis 的 “Recent Developments in Bulk Thermoelectric Materials” (MRS Bulletin,2006,第 31 卷， 199-206)很好地回顾了效果和材料。目前，热电发电机被用在例如航空探测器中用于产生直流电、用于管道的阴极抗腐蚀、用于向灯浮标和无线电浮标提供能量、以及用于使收音机和电视工作。热电发电机的优势在于它极度可靠。例如，它们可以在任何大气条件(诸如大气湿度)下工作；不存在易于产生故障的质量转移，而只有电荷转移。可以使用从氢气到天然气、汽油、煤油、柴油燃料、直至生物方式获取的燃料(例如菜籽油甲酯)的任何燃料。热电能量转换因此能够非常灵活地适应未来需求，诸如氢经济或源自可再生能源的能量生成。—项特别有吸引力的应用是用于在机动车、加热系统或电站中将(废弃)热量转换成电能。目前利用的热能甚至可以通过热电发电机至少部分回收，但是现有技术的效率远低于10%，因此相当一部分能量仍然未得到利用。因此在废弃热量的利用中还存在获得更高效率的驱动力。直接将太阳能转换成电能也是非常有吸引力的。诸如抛物线形凹部这样的集中器可以将太阳能集中到产生电能的热电发电机中。然而，在用作热泵时还需要更高的效率。热电活性材料基本根据其效率被评估。热电材料在这个方面上的特性被称作Z因子(品质因数)权利要求1.一种具有用于形成热电模块的部分的形状的热电材料，所述热电材料被涂覆有保护层以阻止由湿度、氧气、化学物质或热量导致的退化。2.根据权利要求1所述的热电材料，其中涂层包含能够混合入金属的陶瓷材料或陶瓷材料和玻璃的混合物。3.根据权利要求1所述的热电材料，其中所述热电材料被涂覆有金属、金属合金、半金属、半导体、石墨、石墨烯、石墨烷、导电陶瓷或其组合的层。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的热电材料，其中所述热电材料被涂覆有金属、 金属合金、半金属、半导体、石墨、石墨烯、石墨烷、导电陶瓷或其组合的内层，以及包含能够混合入金属的陶瓷材料或陶瓷材料和玻璃的混合物的外涂层。5.根据权利要求2或4所述的热电材料，其中所述陶瓷材料包括矾土、氧化锆、二氧化钛、硅石、硼氧化物、锶、钡、磷、铅、碲、锗、硒、锑、钒、铪、钽、锌、镧、钇、镁、钙或它们的混合物。6.根据权利要求3或4所述的热电材料，其中所述金属选自包括以下物质的组Ni、 Mo、W、Fe、Au、Fe、Ti、Pd、Al、Ag、Si 或其合金。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的热电材料，其中所述保护层的厚度在从10纳米到500微米的范围中。8.一种热电模块，包括通过导电触点串联的一组ρ和η型半导体，所述导电触点与具有中到高的热导率的衬底接触，所述衬底通过电阻表面层与所述导电触点电性绝缘，其中所述P和η型半导体的热电材料如权利要求1至7中任意一项所述被涂覆有保护层。9.根据权利要求8所述的热电模块，其中所述衬底是金属、金属合金、半金属、半导体、 石墨、陶瓷或其组合。10.根据权利要求8或9所述的热电模块，其中所述热电材料被嵌入、夹置或插入到固体基质中，其中所述基质材料具有低的热导率和电导率，并且优选地是陶瓷、玻璃、云母、气凝胶或这些材料的组合。11.一种用于制备根据权利要求1至7中任意一项所述的热电材料的方法，包括将所述保护涂层施加到所述热电材料的步骤。12.根据权利要求8至10中任意一项所述的热电模块的用途，所述用途为用作热泵、用于就座家具、车辆和建筑物的气候控制、用于冰箱和(衣物)干燥机中、用于在物质分离过程中同时加热和冷却流、用作利用热源的发电机、或用于冷却电子部件。13.一种热泵、冷却器、冰箱、(衣物)干燥机、利用热源的发电机、用于将热能转换成电能的发电机，包括至少一个根据权利要求8至10中任意一项所述的热电模块。全文摘要一种具有用于形成热电模块的部分的形状的热电材料，其中热电材料被涂覆有保护层以阻止由湿度、氧气、化学物质或热应力所导致的退化。文档编号H01L35/32GK102449790SQ201080023761 公开日2012年5月9日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年4月2日专利技术者F·斯塔克浦, G·胡贝尔, I·W·琼斯, J·S·布莱克本, K·希尔勒-阿恩特, M·A·斯忒芬, S·希文斯 申请人:巴斯夫欧洲公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·斯忒芬，K·希尔勒阿恩特，G·胡贝尔，J·S·布莱克本，I·W·琼斯，F·斯塔克浦，S·希文斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：