W pracy przypomniano miejsca zastosowania materiałów termoelektrycznych w szeroko rozumianej technice chłodniczej. Pokazano nowe materiały oraz możliwość zastosowania modułów termoelektrycznych w generatorach prądu elektrycznego wykorzystujących ciepło odpadowe pochodzące z odnawialnych i nieodnawialnych źródeł energii. Opisano najnowsze rozwiązania technologiczne, które mają szanse na przyszłe ich zastosowanie w motoryzacji i tych dziedzinach techniki, w których przetwarzane są różne formy energii.
EN
The paper reminds the application area of thermoelectric materials in cooling and refrigeration technologies. The new materials are presented and the possibility of using thermoelectric modules in electricity generators in which waste heat from renewable and non-renewable energy sources is used. The latest technological developments are described that have a chance for their future use in automotive and energy conversion technologies.
Opisano otrzymywanie polikrystalicznych próbek CoSb₃ typu p i n domieszkowanego Sn i Te. Wykonano badania strukturalne, analizę składu oraz pomiary właściwości termoelektrycznych. Określono optymalne zawartości domieszek w celu uzyskania maksymalnej wartości współczynnika etektywności termoelektrycznej ZT.
EN
Polycrystalline p and n doped CoSb₃ materials with various contents of Sn and Te have been obtained. Structural, phase analysis and thermoelectric properties have been investigated. Optimal contents of impurities for maximum figure of merit ZT have been determined.
Przedstawiono wybrane wyniki prac dotyczące dwóch metod otrzymywania nanostrukturalnych materiałów termoelektrycznych z grupy skutterudytów oraz warstw tellurku antymonu. Nanoproszki CoSb₃ otrzymywane były metodą rozkładu termicznego aerozoli a następnie redukcji w atmosferze wodoru. Warstwy tellurku antymonu wytwarzano techniką impulsowego rozpylania magnetronowego. Otrzymane materiały poddane były szczegółowym badaniom mikrostruktury i składu fazowego oraz właściwości termoelektrycznych.
EN
The paper presents selected results of two methods of preparation of nanostructured thermoelectric materials from group of skutterudites and antimony telluride layers. Nanopowders ot CoSb₃ were obtained using thermal decomposition and reduction of aerosol s in the atmosphere of hydrogen. Antimony telluride layers were produced by pulse magnetron sputtering. The materials were subject of detailed examination of the microstructure, phase composition and thermoelectric properties.
W artykule dokonano zwięzłego przeglądu najważniejszych koncepcji dotyczących nowej grupy nanostrukturalnych materiałów termoelektrycznych. Dzięki kwantowym efektom rozmiarowym możliwe jest zwiększenie ponad dwukrotnie efektywności konwersji energii w stosunku do dotąd stosowanych klasycznych materiałów litych. Nowe materiały nanostrukturalne mogą znaleźć szerokie zastosowanie w m.in. w elektronice do konstrukcji miniaturowych elementów chłodzących oraz mikrogeneratorów termoelektrycznych.
EN
A brief overview of key concepts of a new group of nanostructured thermoelectric materials is given. Owing to quantum size effects it is possible to increase the efficiency of energy conversion, in relation to previously used c1assical bulk materials, more than twice. New nanostructured materials may find wide application, especially in electronics, in manutacture of miniature thermoelectric coolers and microgenerators.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In a brief introduction a general description of thermoelectricity, thermoelectric materials and their characteristics, and early investigation are given. Then the skutterudite structure is discussed with the emphasis on the atomic displacement parameters (ADP). The presented properties concern magnetism, superconductivity as well as the behavior indicating the presence of strongly correlated electronic states in some skutterudites. Particular attention is devoted to the heavy fermion and non--Fermi liquid states, and intermediate valence. Finally, some remarks about band structure and perspective of improving the thermoelectric properties of the filled skutterudites are considered.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedmiotem pracy jest opracowanie złącz kontaktowych pomiędzy półprzewodnikowym materiałem termoelektrycznym CoSb3, a elektrodą miedzianą oraz dobór odpowiednich warstw ochronnych hamujących procesy dyfuzji na granicy złącz. Złącza CoSb3/Cu wytwarzane były techniką lutowania rezystancyjnego w atmosferze gazów ochronnych (90% Ar + 10% H2) z użyciem lutów Ag-Cu. Bariery dyfuzyjne (Ni, Mo, Cr80Si20) nanoszono metodą rozpylania magnetronowego na elementy wykonane z polikrystalicznego CoSb3. Mikrostrukturę oraz skład chemiczny złącz badano za pomocą elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM) z rentgenowskim analizatorem dyspersji energii EDX. Badania parametrów elektrycznych złącz kontaktowych takich jak rezystancja, charakterystyki prąd-napięcie, wykonano na specjalnie przygotowanym do tego celu stanowisku pomiarowym. Przeprowadzono pomiary współczynników rozszerzalności cieplnej materiału termoelektrycznego oraz lutowia.
EN
The goal of the present work was to develop the junctions between CoSb3 semiconducting thermoelectric material and a copper electrode,as well as the selection of appropriate protective layers, which inhibit diffusion processes at a junctions area. The CoSb3/Cu junctions were formed by resistance soldering technique in the protective atmosphere of 90% Ar + 10% H2, using Ag-Cu based solders. Diffusion layers (Ni, Mo, Cr80Si20) were prepared by magnetron sputtering technique and deposited on polycrystalline element made of CoSb3. The microstructural properties and chemical compositions of the junction area were analyzed by a scanning electron microscope (SEM) equipped with energy-dispersive X-ray analyzer (EDX). Measurements of electrical properties of the junctions such as resistance and current–voltage characteristics were performed on an apparatus designed especially for this purpose. Thermal expansion coefficients of the thermoelectric material and the solder were also characterized.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca przedstawia teoretyczne podstawy termogeneracji prądu elektrycznego kosztem różnicy temperatury pomiędzy źródłem ciepła a otoczeniem. W zastosowaniach praktycznych jest to odpadowe źródło ciepła pozwalające zwiększać energooszczędność układów cieplnomechanicznych korzystających ze spalania paliw kopalnych lub promieniowania słonecznego. W artykule przypomniano zalety i wady materiałów termoelektrycznych, jednocześnie wskazując intensywny postęp w poszukiwaniu doskonalszych materiałów wykorzystywanych do budowy modułów termoelektrycznych np. półprzewodników pochodzenia organicznego. W artykule pokazano przykłady prototypowych urządzeń, w których do generacji prądu elektrycznego wykorzystuje się energię promieniowania słonecznego. Sprawność tego typu urządzeń już w tej chwili sięga kilkunastu procent.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
There are several ways of reducing the content of nitrogen oxides in exhaust gases of combustion engines. The most frequently applied solution has been the use of a catalyst located in the engine's exhaust system (unfortunately efficiency of DeNOx catalyst is not high) or EGR system. Less popular and more technically challenging solutions are based on a system mounted in the exhaust part of the engine and consisting of an injector that distributes a highly reducing agent, usually urea, to the exhaust gaseous. The subject of this paper is to present a concept of reducing NOx emissions in a combustion engine based on elimination of nitrogen from a supply system. The use of the oxygen separator, composed of the ceramic ionic conductor, together with an electrical supply system based on thermoelectric materials that utilizes exhaust heat is the main assumption of the proposed solution.
W pracy opisano podstawy fizyczne procesu generacji energii elektrycznej za pomocą ogniw Peltiera przy wykorzystaniu efektu Seebeck’a. Omówino wady i zalety generatorów termoelektrycznych (TEG) oraz ich zastosowania, zarówno komercyjnie dostępne, jak i te będące w fazie badań. W części projektowej przedstawiono koncepcję zastosowania modułów TEG jako źródła energii wykorzystywanej do celów oświetleniowych w budynkach przemysłowych oraz domach jednorodzinnych. Idea opiera się na wykorzystaniu ciepła pochodzącego z nagrzewania się powierzchni dachów podczas intensywnego oddziaływania promieniowania słonecznego. Przeprowadzono analizę zapotrzebowania na energię elektryczną, możliwości generacji oraz ekonomiczną.
EN
In this paper we introduce basic principles of the Seebeck effect phenomenon, which induce power generation in Peltier modules. The benefits and weaknesses of thermoelectric generators are described as well as commercial applications and those still in development. In the project section there’s our main conception of TEG usage presented, which bases on the idea of utilization heat from roof’s surface that is heated by the Sun radiation. TEG is then powering a LED lightening system. The analysis of electric power demand, feasible power generation and economic results are also included.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW