Abstract

The possibility of reducing the thermal conductivity of silicon nitride as a basis of high-temperature electrical converters was investigated in the thesis. Also, the values of thermoelectric figure of merit and efficiency of thermoelectric current generator for the case of refractory oxygen-free composites were simulated. During the study, the dependence between the m coefficient, which determines the maximum possible efficiency of the thermoelectric generator and the ZT thermoelectric figure of merit, was determined. It was shown that the coefficient of thermal conductivity of the studied materials ranges from 1,2 to 4·106 m2/s and is characterized by a negative temperature coefficient over the entire temperature range. It was found that the thermal conductivity of Si3N4-based materials varies from 2,1 to 5,1 W/(m·K) depending on the type of sintering activator. The use of Al2O3 as an activator makes it possible to obtain a 25% lower thermal conductivity value comparing to materials with the addition of MgO. For the first time, it was proved that currently it is not possible to achieve an efficiency of 0,5hT in Si3N4-based materials used as a composite basis for high-temperature thermoelectric generators development.

Highlights

  • ZT thermoelectric figure of merit, was determined

  • It was shown that the coefficient of thermal conductivity of the studied materials ranges from 1,2 to 4·106 m2/s and is characterized by a negative temperature coefficient over the entire temperature range

  • It was found that the thermal conductivity of Si3N4-based materials varies from 2,1 to 5,1 W/(m·K) depending on the type of sintering activator

Read more

Summary

Діелектрик Напівпровідник

2. Залежність складових термоелектричної добротності від концентрації носіїв заряду. 2, ефективність термоперетворювачів зникаюче мала для діелектриків і металів, але досягає максимального значення у напівпровідниковій області концентрації носіїв (n = 1018 – 1020 см-3). Як показав Іоффе, ефективність термоперетворювачів прямо пропорційна масі і рухливості носіїв і обернено пропорційна теплопровідності матеріалу. Оптимальної концентрації можна досягнути, розробляючи дрібнозернисті кластерні (перколяційні) багатокомпонентні композити, які будуть мати помірну електропровідність (відносно високий питомий опір) зі слабкою температурною залежністю (позитивним ТКО) і низьким значенням теплопровідності за рахунок інтенсифікації розсіювання фононів на дрібнозернистій структурі [23], при цьому розсіяння основних носіїв заряду буде відносно слабким. Метою даної роботи є дослідження можливості зниження теплопровідності нітриду кремнію, моделювання значень термоелектричної добротності та ККД термоелектричного генератора струму на базі тугоплавких безкисневих композитів

Матеріали та методи досліджень
АСФ φ
Водоохолодження Д
Findings
Результати та їх обговорення
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call