Низкотемпературные термоэлектрики: составы, свойства и области применения
ВВЕДЕНИЕ
Учитывая ограниченность запасов углеводородов, которые обычно используются для производства энергии, существует необходимость в диверсификации источников энергии, которую можно осуществить в том числе благодаря использванию термолектрических электрогенераторов. Преобразование тепловой энергии в электрическую является привлекательным способом производства энергии благодаря простоте конструкции ее энергетических блоков, которые не содержат движущихся частей, что обеспечивает высокую надежность и срок службы до 15–20 лет. Не имеет значения, в как расположены термоэлектрические установки, и их можно использовать даже при отсутствии воздушной атмосферы. Их эффективность не зависит от удельной мощности и масштабирования. Важным моментом является еще и то, что термоэлектрические установки, могут работать практически от любых источников тепла, будь то нагрев отдельных частей автомобиля или нагрев воды. Это делает их пригодными для автономного использования в отдаленных или труднодоступных районах. Также термоэлектрики часто используются в составе
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 6
1. Состав, свойства и области применения низкотемпературных термоэлектриков 7
1.1. Основные параметры термоэлектриков 7
1.2. Составы и свойства низкотемпературных термоэлектриков 10
1.3. Области применения низкотемпературных термоэлектриков 15
Заключение 21
Список использованных источников 22
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Перспективные термоэлектрические материалы/ С.А. Гриднев, Ю.Е. Калинин, В.А. Макагонов, А.С. Шуваев // Альтернативная энергетика и экология. 2013, вып. (№) 01/2 (118). С. 117–125.
2. Дмитриев А.В., Звягин И.П. Современные тенденции развития физики термоэлектрических материалов // Успехи физических наук. 2010, вып. (№) 8. С. 821–838.
3. Калинин Ю.Е., Чуйко А.Г., Новиков Е.Г. Перспективы развития термоэлектрических и термовольтаических материалов // Альтернативная энергетика и экология. 2015, вып. (№) 03 (167). С. 28-39.
4. Белозерцев В.Н., Некрасова С.О., Сармин Д.В., Угланов Д.А. Определение основных характеристик термоэлектрического генератора: учеб. пособие. Самара.: Изд-во СГАУ, 2015. 88 с.
Используемые в настоящее время термоэлектрические материалы можно разделить на три категории в зависимости от диапазона температур, в котором они функционируют наиболее эффективно. Это низкотемпературные (от 0 до 300 °С), среднетемпературные (от 300 до 600 °С) и высокотемпературные (от 600 до 900 °С) [3].
Наиболее эффективными низкотемпературными материалами являются термоэлектрики на основе непрерывных твердых растворов двух полупроводников. А.Ф Иоффе и А.В. Иоффе разработали способ минимизации решеточной теплопроводности путем объединения двух элементов одной группы в периодической таблице (с одинаковой валентностью) и с идентичной кристаллической структурой (изоморфность). В результате получается непрерывный двойной (бинарный) твердый раствор. То же самое осуществимо для изоморфных соединений, таких как Bi_2 Te_3 и Sb_2 Te_3 – p-тип, Bi_2 Te_3 и Bi_2 Se_3 – n-тип – псевдобинарные