Obszar II.Zadanie 3.Nowe materiały półprzewodnikowe o strukturze skuterudytu do zastosowań na elementy termoelektryczne oraz elektrody ogniw litowo-jonowych.
Projekt nr:
Dobry materiałów termoelektryczny powinien wykazywać dobre przewodnictw elektryczne s, wysoką wartość siły termoelektrycznej S przy niskim przewodnictwie cieplnym l. Miarą przydatności materiału w aspekcie zastosowań termoelektrycznych jest współczynnik dobroci ZT = S2s/lT (Rys.1). Materiałami spełniającymi te warunki są związki o strukturze skuterudytu typu R1-xM4X12, gdzie M jest metalem a X pierwiastkiem z piątej grupy układu okresowego a R jest pierwiastkiem ziem rzadkich lub aktynowcem.W ramach realizacji projektu planuje się wytworzenie prototypowego termoogniwa opartego na materiałach typu CoSb3 i R1-xFe4- yCoySb12 gdzie R to La, Ce lub miszmetal.
Autorzy: dr Adriana Wrona, dr inż. Mariusz Walkowiak
Dobry materiałów termoelektryczny powinien wykazywać dobre przewodnictw elektryczne s, wysoką wartość siły termoelektrycznej S przy niskim przewodnictwie cieplnym l. Miarą przydatności materiału w aspekcie zastosowań termoelektrycznych jest współczynnik dobroci ZT = S2s/lT (Rys.1). Materiałami spełniającymi te warunki są związki o strukturze skuterudytu typu R1-xM4X12, gdzie M jest metalem a X pierwiastkiem z piątej grupy układu okresowego a R jest pierwiastkiem ziem rzadkich lub aktynowcem.W ramach realizacji projektu planuje się wytworzenie prototypowego termoogniwa opartego na materiałach typu CoSb3 i R1-xFe4- yCoySb12 gdzie R to La, Ce lub miszmetal. Termoogniwo zbudowane jest z dwóch elementów półprzewodnikowych o różnym typie przewodnictwa (n i p), którego podstawa działania oparta jest na zjawisku Seebecka (Rys.1). Termogniwa są podstawowymi elementami termogeneratorów. W urządzeniu takim następuję generacja prądu elektrycznego gdy odpowiednie elementy urządzeni znajdują się w różnych temperaturach. Termogeneratory badane są w aspekcie m.in. zastosowań, jako generatory prądu wykorzystujące ciepło ze spalin w przemyśle motoryzacyjnym.
Z kolei akumulatory litowo-jonowe (Rys. 2) są elektrochemicznymi urządzeniami do magazynowania energii, w których dokonuje się konwersja energii chemicznej w elektryczną (wyładowanie) i na odwrót (ładowanie).
Akumulatory litowe są obecnie podstawowym źródłem zasilania dla wszelkich przenośnych urządzeń elektronicznych, a w przyszłości również pojazdów elektrycznych. Parametry akumulatora zależą od właściwego doboru materiałów elektrodowych zdolnych do odwracalnej insercji kationów litu w swoją sieć krystaliczną. Materiałami o potencjalnie korzystnych właściwościach są związki typu CoSb3 o strukturze skaterudytu. Problemem do rozwiązania pozostaje stosunkowo szybka degradacja materiału, uniemożliwiająca wielokrotne ładowanie ogniwa.
Schemat termoogniwa
