Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza składu chemicznego i fazowego domieszkowanego Mg2Si otrzymywanego na drodze bezpośredniej reakcji z substratów

Nieroda P., Wojciechowski K. T.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

429--434

PL

Celem pracy było eksperymentalne zbadanie możliwości wprowadzenia do struktury Mg2Si wcześniej nie badanych domieszek, tj. In, Ce i B, mogących korzystnie wpływać na właściwości termoelektryczne otrzymanych materiałów. W celu weryfikacji zastosowanej metody badawczej przeprowadzono również badania porównawcze dla dobrze znanych domieszek, takich jak Sn, Ge oraz Bi. Syntezę materiałów polikrystalicznych o składach nominalnych Mg2Si0,9A0,1 (A = Sn, Ge, Bi, In lub B) i Mg1,8Ce0,2Si prowadzono w szczelnie zamkniętych ampułach tantalowych (T = 1073 K, t = 7 dni) w obecności stopionego Mg. Otrzymane w ten sposób produkty reakcji zostały zagęszczone przy użyciu techniki SPS (ang. spark plasma sintering), (T = 1023 K, t = 15 min, p = 30 MPa). Skład chemiczny wykonanych zgładów badano przeprowadzając analizę punktową oraz liniową składu chemicznego przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego SEM z przystawką do analizy składu chemicznego EDS. Przeprowadzone badanie nie wykazały obecności domieszki In, B i Ce w ziarnach otrzymanych próbek, co może świadczyć o braku ich rozpuszczalności w strukturze Mg2Si.

EN

The aim of the study was to experimentally investigate the possibility of introducing dopants into the Mg2Si structure that include In, Ce and B and have not yet been studied, but could favourably affect the thermoelectric properties of the materials obtained. In order to verify the test methods comparative tests were also carried out for well-known dopants of Sn, Ge and Bi. The synthesis of polycrystalline materials with nominal compositions of Mg2Si0.9A0.1 (A = Sn, Ge, Bi, In or B) and Mg1.8Ce0.2Si was carried out in sealed tantalum ampoules (T = 1073 K, t = 7 days) in the presence of molten Mg. The reaction products were consolidated using the PECS technique (Pulsed Electric Current Sintering Technique), using T = 1023 K, t = 15 min and p = 30 MPa. The chemical composition of polished specimens was studied by carrying out point and linear analyses, using a scanning electron microscope with an EDS attachment for chemical composition analysis. The study did not reveal the presence of In, B and Ce dopants in grains of the received samples, which may indicate a lack of solubility in the structure of Mg2Si.

2

Prototypical thermoelectric generator for waste heat conversion from combustion engines

Wojciechowski K. T., Merkisz J., Fuć P., Tomankiewicz J., Zybała R., Leszczyński J., Lijewski P., Nieroda P

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

60--71

EN

The work presents experimental results of performance tests and theoretical calculations for the thermoelectric generator TEG fitted in the exhaust system of a 1.3 dm3 JTD engine. Benchmark studies were carried out to analyze the performance of the thermoelectric modules and total TEG efficiency. Additionally the investigation of combustion engine’s power drop casued by exhaust gases flow resistance is presented. The detailed studies were performed using a new prototype of the thermoelectric generator TEG equipped with 24 BiTe/SbTe modules with the total nominal power of 168 W. The prototypical device generates maximal power of 200 W for the exhaus gases mass flow rate of 170 kg·h–1 and temperature of 280°C. Power drop caused by the flow resistance of gases ranges between 15 and 35 mbar for mass flow rate 100–180 kg·h–1. We predict that the application of the new thermoelectric materials recently developed at AGH would increase the TEG power by up to 1 kW, would allow the increase of the powertrain system efficiency by about 5%, and a corresponding reduction of CO2 emission.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i obliczeń teoretycznych dla generatora termoelektrycznego TEG zaimplementowanego w układzie wylotowym silnika 1,3 JTD. Badania przeprowadzono w celu analizy sprawności modułów termoelektrycznych oraz całkowitej sprawności generatora TEG. Dodatkowo w pracy zaprezentowano badania strat mocy silnika spowodowane oporem przepływu gazów wylotowych. Szczegółowe badania przeprowadzono przy użyciu nowego prototypu generatora termoelektrycznego TEG wyposażonego w 24 moduły BiTe/SbTe o łącznej mocy 168 W. Badany generator wytwarza moc maksymalną 200 W przy temperaturze 280°C i masowym natężeniu przepływu gazów wylotowych 170 kg·h–1. Wymiennik ciepła generatora TEG wywołuje opory przepływu gazów w zakresie 15–35 mbar dla natężeń przepływu 100–180 kg·h–1. Przewidywane jest również zastosowanie opracowanych na AGH nowych materiałów termoelektrycznych, które umożliwiłoby zwiększenie mocy generatora do 1 kW, podniesienie całkowitej sprawności układu napędowego o ok. 5% i odpowiednie zmniejszenie emisji CO2.

3

Właściwości termoelektryczne Mg2Si otrzymywanego techniką SPS

Nieroda P., Zybała R., Wojciechowski K. T.

Materiały Ceramiczne

|

2012

|

T. 64, nr 4

490-493

PL

Przedmiotem pracy było otrzymanie jednofazowego polikrystalicznego Mg2Si na drodze bezpośredniej reakcji pomiędzy krzemem i magnezem przy zastosowaniu techniki SPS (ang. Spark Plasma Sintering). Zarówno synteza jak i zagęszczanie materiału odbywało się w matrycach grafitowych w aparaturze SPS. W celu określenia składu fazowego wytworzonych próbek przeprowadzono badania metodą dyfrakcji rentgenowskiej XRD. Mikrostrukturę materiałów oraz skład chemiczny analizowano przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego SEM z przystawką do analizy składu chemicznego EDX. Jednorodność właściwości termoelektrycznych próbek została zbadana skaningową mikrosondą termoelektryczną (STM). Koncentrację nośników zmierzono metodą Halla. Dodatkowo zmierzono właściwości termoelektryczne próbek takie jak przewodnictwo elektryczne, współczynnik Seebecka oraz przewodnictwo cieplne w zakresie temperatur od 300-650 K. Otrzymane próbki Mg2Si charakteryzują się wysoką jednorodnością składu chemicznego i fazowego oraz właściwości termoelektrycznych.

EN

The object of this study was to obtain single-phase polycrystalline Mg2Si by a direct reaction between silicon and magnesium using the spark plasma sintering (SPS) technique. Both synthesis and densification of the material took place in graphite dies in an SPS apparatus. To determine the phase composition of the produced samples, X-ray diffraction investigations were performed. The microstructure and chemical composition of studied materials were analyzed using a scanning electron microscope (SEM) equipped with an EDX detector. Homogeneity of thermoelectric properties of the samples was investigated using a scanning thermoelectric microprobe (STM). The carrier concentration was measured by the Hall method. In addition, thermoelectric properties, i.e. electrical conductivity, Seebeck coefficient and thermal conductivity at the temperatures ranging from 300-650 K, were measured. The obtained samples of Mg2Si showed high homogeneity of both phase composition and thermoelectric properties.

4

Otrzymywanie i właściwości CoSb3 domieszkowanego Ag

Wojciechowski K., Nieroda P., Toboła J., Zybała R.

Materiały Ceramiczne

|

2010

|

T. 62, nr 1

60-64

PL

Przedmiotem pracy były badania wpływu domieszki Ag na wartość współczynnika efektywności termoelektrycznej, ZT, trójantymonku kobaltu CoSb3. W tym celu przygotowano serię próbek o składach nominalnych AgxCo8Sb24, gdzie x = 0-0,5. Badania strukturalne oraz składu fazowego wykonano za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej XRD. Zbadano wpływ domieszki na przewodnictwo elektryczne, współczynnik Seebecka oraz przewodnictwo cieplne otrzymanych materiałów w zakresie temperatur od 300 do 560K. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono zależności współczynnika efektywności termoelektrycznej, ZT, od temperatury.

EN

The aim of this work was to examine the influence of Ag additive on thermoelectric figure of merit, ZT, of cobalt triantimonide CoSb3. A series of samples with nominal composition of AgxCo8Sb24, (x = 0-0,5) was prepared. Structural properties and phase composition was analyzed by XRD diffraction method. The influence of Ag content on electrical conductivity, Seebeck coefficient, thermal conductivity and crystal structure parameter was investigated. The temperature dependence of thermoelectric figure of merit, ZT, was determined using measured thermal and electrical parameters.