Ett team av forskare som är anslutna till flera institutioner i Indien och en i Kina har hittat ett sätt att förbättra prestanda för ett visst termoelektriskt material genom att delvis ersätta selektiva atomer med vissa katjoner. I deras tidning publicerad i tidningen Vetenskap , gruppen beskriver deras process och hur väl deras material fungerade när de testades. Yu Liu och Maria Ibáñez med Institute of Science and Technology Austria har publicerat en artikel från Perspectives i samma tidskriftsutgåva som beskriver tidigare arbete med att försöka förbättra prestandan för termoelektriska material och beskriva arbetet som gjorts av teamet i denna nya insats.

Termoelektriska material används i en mängd olika applikationer, mestadels involverande kylning och uppvärmning i kyl- och kraftproduktionssystem - det mesta av det pågående arbetet innebär att leta efter material som kan användas för att skapa el från spillvärme under tillverkningsprocesser. Dom är, som namnet antyder, material som har egenskaper som gör det möjligt att producera el under påverkan av värme. Forskare har identifierat tre huvudsakliga egenskaper när de letar efter ett bra kandidatmaterial:bra elektrisk konduktivitet, låg värmeledningsförmåga och hög Seebeck -koefficient.

Utmaningen för kemister som vill hitta, göra eller ändra ett annat material för att förbättra dess termoelektriska prestanda är att dessa tre huvudegenskaper kan komma i konflikt med varandra - att förbättra en kan påverka en annan negativt. I denna nya insats, forskarna har hittat ett sätt att kringgå sådana bekymmer för ett specifikt material:silverantimon tellurid (AgSbTe ₂ ). Deras tillvägagångssätt innebar att delvis ersätta antimonatomerna med katjonkadmium. Detta ledde till att ett par olika ordnade faser bildades i nanoskala -domänerna, vilket ledde till förbättringar av elektriska egenskaper och minskningar av värmeledningsförmågan. Nettoresultatet var en förbättring av prestanda utan att skapa andra problem som kan förhindra att materialet används i en kommersiell applikation.

Testning av det dopade materialet visade att det kunde leverera en enhetseffektivitet på 1,5 vid rumstemperatur, 2,6 vid 573K — och ett totalt genomsnitt på 1,8, som Liu och Ibáñez noterar, är några av de högsta effektivitetsförbättringarna för sådana material hittills.

© 2021 Science X Network