ERDF — SOLCERA — BEAVER PROJECT (Q3681372)

From EU Knowledge Graph
Jump to navigation Jump to search
Project Q3681372 in France
Language Label Description Also known as
English
ERDF — SOLCERA — BEAVER PROJECT
Project Q3681372 in France

    Statements

    country
    France
    0 references
    EU contribution
    0.0 Euro
    0 references
    budget
    0.0 Euro
    0 references
    co-financing rate
    0 percent
    0 references
    start time
    1 October 2018
    0 references
    end time
    30 September 2022
    0 references
    beneficiary name (string)
    SOLCERA
    0 references
    beneficiary
    SOLCERA
    0 references
    coordinate location

    49°1'30.54"N, 1°9'14.47"E
    inferred from
    postal code
    0 references
    postal code
    27000
    0 references
    summary
    Dans la perspective de la réduction drastique des émanations de gaz à effet de serre, toutes les voies de production d'énergie « verte ou de réduction de consommation énergétique sont peu à peu explorées. Ainsi la génération d'électricité à partir de chaleur perdue aux moyens de modules thermoélectriques (effet Seebeck) représente une voie particulièrement prometteuse [1]. Cette technologie présente des avantages indéniables en termes de fiabilité, maintenance, d'absence de vibrations qui la rend attractive par exemple pour des utilisations dans le domaine automobile, de l'industrie, ou du bâtiment. Cette fiabilité est entre autres démontrée par l'utilisation de générateurs thermoélectriques radio-isotopiques dans les sondes à exploration lointaine de la NASA (Voyager, Cassini etc) [2]. La recherche sur les matériaux thermoélectriques s'inscrit au niveau régional dans les axes stratégiques de la RIS3 Energie et Matériaux. Aujourd'hui, deux verrous scientifiques/technologiques constituent les handicaps majeurs de la technologie thermoélectrique : le rendement des dispositifs et l'abondance des éléments qui composent les matériaux thermoélectriques. Le rendement d'un dispositif dépend directement des propriétés de transport des matériaux au travers du facteur de mérite adimensionnel ZT (ZT = S2/(PK)*T) où S est le coefficient Seebeck, P la résistivité électrique, K la conductivité thermique, et T la température absolue). Optimiser le rendement d'un dispositif revient à augmenter le facteur ZT. La seconde difficulté est liée à la première : les matériaux présentant les meilleurs facteurs ZT sont composés d'éléments chers et peu abondants sur Terre (tels que Bi, Te, Pb ou Ge). Le design de nouveaux matériaux, économiquement viables et abondants, susceptibles de remplacer les matériaux conventionnels utilisés dans les dispositifs thermoélectriques actuels, ouvriraient la voie à de nouvelles applications. Malgré le potentiel réel de certains composés, notamment à structures complexes (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] pour des applications en thermoélectricité à moyenne ou haute température (100-1000°C), les valeurs de ZT, les coûts de production ou bien encore la fragilité et la stabilité de certains de ces matériaux freinent encore aujourd'hui leur utilisation dans des dispositifs commerciaux pour l'industrie ou le grand public. C'est pourquoi il est primordial de développer de nouveaux matériaux performants et peu chers. Récemment, des conductivités intrinsèquement faibles (proche d'un verre) ont été rapportées dans des sulfures à structures cristallographiques complexes, menant à des figures de mérite ZT proche de l'unité à 400°C [4,5]. Ces matériaux d'origine minérale sont également peu chers car composés d'éléments abondants et par ailleurs non toxiques (Cu,Fe,Sn,S). Les chercheurs du CRISMAT ont notamment mis en évidence cette année l'importance de la technique de densification (SPS, pressage à chaud etc) utilisée pour produire des céramiques industrielles. La technique de densification peut induire (ou non) des défauts structuraux et modifier la conductivité thermique des composés. Une valeur de ZT de 0.9 à 400°C a ainsi été obtenue sur le composé Cu26V2Sn6S32, un matériau d'origine minérale (colusite) et résynthétisé au laboratoire. Ces travaux ont été publiés dans la revue scientifique très reconnue Journal of American Chemical Society [5]. Ce matériau est au jour d'aujourd'hui le meilleur matériau sulfure pour des applications entre l'ambiante et 400°C. L'utilisation de ce matériau dans des dispositifs thermoélectriques permettrait d'envisager des rendements de l'ordre de 10-15% pouvant diminuer considérablement les durées d'amortissement des dispositifs. Néanmoins, deux verrous scientifiques/technologiques doivent être levés : 1) Maîtriser la densification de ce matériau dans des fours industriels et 2) Produire des échantillons de grande taille pour la fabrication de modules thermoélectriques. (French)
    0 references
    With a view to drastically reducing greenhouse gas emissions, all energy production pathways “green or reducing energy consumption” are gradually being explored. Thus the generation of electricity from heat lost by means of thermoelectric modules (seebeck effect) represents a particularly promising route [1]. This technology has undeniable advantages in terms of reliability, maintenance, absence of vibrations, which makes it attractive, for example, for automotive, industrial, or building uses. This reliability is demonstrated by the use of radio-isotopic thermoelectric generators in NASA’s distant exploration probes (Voyager, Cassini, etc.) [2]. Research on thermoelectric materials is part of the strategic axes of RIS3 Energy and Materials at regional level. Today, two scientific/technological barriers are the major handicaps of thermoelectric technology: the efficiency of the devices and the abundance of the components that make up the thermoelectric materials. The performance of a device depends directly on the material transport properties through the ZT dimensional merit factor (ZT = S2/(PK)*T) where S is the Seebeck coefficient, P the electrical resistivity, K the thermal conductivity, and T the absolute temperature). Optimising the performance of a device is tantamount to increasing the ZT factor. The second difficulty is linked to the first: materials with the best ZT factors are composed of expensive and unpleasant elements on Earth (such as Bi, Te, Pb or Ge). The design of new, economically viable and abundant materials that could replace conventional materials used in current thermoelectric devices would pave the way for new applications. Despite the real potential of some compounds, including complex structures (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] for medium to high temperature thermoelectric applications (100-1 000 °C), ZT values, production costs or the fragility and stability of some of these materials are still hampering their use in commercial devices for industry or the general public. This is why it is essential to develop new, efficient and inexpensive materials. Recently, intrinsically low conductivities (close to a glass) have been reported in sulphides with complex crystallographic structures, leading to ZT merit figures close to the unit at 400 °C [4.5]. These mineral materials are also inexpensive because they are composed of abundant and otherwise non-toxic elements (Cu,Fe,Sn,S). This year, CRISMAT researchers highlighted the importance of the densification technique (SPS, hot pressing, etc.) used to produce industrial ceramics. The densification technique can induce (or not) structural defects and alter the thermal conductivity of the compounds. A ZT value of 0.9 at 400 °C was obtained on the compound Cu26V2Sn6S32, a material of mineral origin (colusite) and reynthetised in the laboratory. This work was published in the highly recognised scientific journal Journal of American Chemical Society [5]. Today, this material is the best sulphide material for applications between the ambient and 400 °C. Using this material in thermoelectric devices would allow for yields of around 10-15 % which could significantly reduce the damping times of the devices. However, two scientific/technological barriers must be removed: 1) Control the densification of this material in industrial furnaces and 2) Produce large samples for the manufacture of thermoelectric modules. (English)
    point in time
    18 November 2021
    readability score
    0.6232487805226721
    0 references
    Im Hinblick auf die drastische Verringerung der Treibhausgasemissionen werden nach und nach alle Wege der „grünen“ Energieerzeugung oder der Senkung des Energieverbrauchs erforscht. So stellt die Stromerzeugung aus Abwärme mittels thermoelektrischer Module (Seebeck-Effekt) einen besonders vielversprechenden Weg dar [1]. Diese Technologie hat unbestreitbare Vorteile in Bezug auf Zuverlässigkeit, Wartung und keine Vibrationen, die sie z. B. für den Einsatz in der Automobilindustrie, in der Industrie oder im Baugewerbe attraktiv machen. Diese Zuverlässigkeit wird unter anderem durch den Einsatz thermoelektrischer Radioisotopengeneratoren in den Fernforschungssonden der NASA (Voyager, Cassini usw.) nachgewiesen [2]. Die Forschung zu thermoelektrischen Werkstoffen ist auf regionaler Ebene Teil der strategischen Schwerpunkte von RIS3 Energie und Materialien. Heute stellen zwei wissenschaftliche/technologische Sperren die größten Nachteile der thermoelektrischen Technologie dar: die Leistungsfähigkeit der Geräte und die Fülle der Elemente, aus denen die thermoelektrischen Materialien bestehen. Der Wirkungsgrad einer Vorrichtung hängt direkt von den Transporteigenschaften des Materials durch den adimensionalen Verdienstfaktor ZT (ZT = S2/(PK)*T) ab, wobei S der Koeffizient Seebeck, P der elektrischen Widerstandsfähigkeit, K die Wärmeleitfähigkeit und T die absolute Temperatur ist. Die Optimierung des Wirkungsgrades eines Geräts bedeutet eine Erhöhung des ZT-Faktors. Die zweite Schwierigkeit hängt mit der ersten zusammen: die Materialien mit den besten ZT-Faktoren bestehen aus teuren und geringen Elementen auf der Erde (wie Bi, Te, Pb oder Ge). Das Design neuer, wirtschaftlich tragfähiger und reichlich vorhandener Materialien, die herkömmliche Materialien ersetzen können, die in den derzeitigen thermoelektrischen Geräten verwendet werden, würde den Weg für neue Anwendungen ebnen. Trotz des tatsächlichen Potenzials einiger Verbindungen mit komplexen Strukturen (Zintl, Skutterudite, Clathrate)[3] für Anwendungen in der Thermoelektrizität bei mittlerer und hoher Temperatur (100-1 000 °C) bremsen die ZT-Werte, die Produktionskosten oder die Zerbrechlichkeit und Stabilität einiger dieser Materialien heute noch ihre Verwendung in kommerziellen Geräten für die Industrie oder die breite Öffentlichkeit. Deshalb ist es von entscheidender Bedeutung, neue, leistungsstarke und kostengünstige Materialien zu entwickeln. In letzter Zeit wurden inhärent niedrige Leitfähigkeiten (in der Nähe eines Glases) in Sulfide mit komplexen kristallographischen Strukturen berichtet, die zu Verdienstfiguren von ZT in der Nähe der Einheit bei 400 °C führen [4,5]. Diese Materialien mineralischen Ursprungs sind ebenfalls preiswert, da sie aus reichlichen und sonst ungiftigen Elementen (Cu,Fe,Sn,S) bestehen. Die Forscher des CRISMAT haben in diesem Jahr insbesondere die Bedeutung der Verdichtungstechnik (SPS, Warmpressen usw.) hervorgehoben, die zur Herstellung industrieller Keramiken eingesetzt wird. Die Verdichtungstechnik kann strukturelle Defekte verursachen (oder nicht) und die Wärmeleitfähigkeit der Verbindungen verändern. Ein ZT-Wert von 0.9 bis 400 °C wurde auf der Verbindung Cu26V2Sn6S32 gewonnen, einem mineralischen Material (Clorusit), das im Labor resynthetisiert wurde. Diese Arbeiten wurden in der anerkannten wissenschaftlichen Zeitschrift Journal of American Chemical Society veröffentlicht [5]. Dieses Material ist heute das beste Sulfidmaterial für Anwendungen zwischen der Umgebung und 400 °C. Durch die Verwendung dieses Materials in thermoelektrischen Geräten könnten Wirkungsgrade von etwa 10-15 % in Betracht gezogen werden, die die Dämpfungszeit der Geräte erheblich verkürzen könnten. Dennoch müssen zwei wissenschaftliche/technologische Schlösser aufgehoben werden: 1) Beherrschen Sie die Verdichtung dieses Materials in Industrieöfen und 2) Produzieren Sie große Proben für die Herstellung von thermoelektrischen Modulen. (German)
    point in time
    1 December 2021
    0 references
    Met het oog op een drastische vermindering van de uitstoot van broeikasgassen worden geleidelijk alle trajecten voor energieproductie „groen of teruggedrongen” onderzocht. De opwekking van elektriciteit uit warmteverlies door middel van thermo-elektrische modules (ziebeckeffect) vormt dus een bijzonder veelbelovende route [1]. Deze technologie heeft onmiskenbare voordelen op het gebied van betrouwbaarheid, onderhoud, afwezigheid van trillingen, waardoor ze bijvoorbeeld aantrekkelijk is voor bijvoorbeeld auto-, industriële of bouwdoeleinden. Deze betrouwbaarheid wordt aangetoond door het gebruik van radio-isotopische thermo-elektrische generatoren in NASA’s verre exploratiesondes (Voyager, Cassini, enz.) [2]. Onderzoek naar thermo-elektrische materialen maakt deel uit van de strategische assen van RIS3 Energy and Materials op regionaal niveau. Vandaag de dag zijn twee wetenschappelijke/technologische barrières de belangrijkste handicaps van thermo-elektrische technologie: de efficiëntie van de apparaten en de overvloed van de componenten die deel uitmaken van de thermo-elektrische materialen. De prestaties van een apparaat hangen rechtstreeks af van de materiaaltransporteigenschappen door de ZT-dimensionale verdienstefactor (ZT = S2/(PK)*T) waarbij S de Seebeck-coëfficiënt is, P de elektrische weerstand, K de thermische geleidbaarheid en T de absolute temperatuur). Het optimaliseren van de prestaties van een apparaat komt overeen met het verhogen van de ZT-factor. Het tweede probleem houdt verband met het eerste probleem: materialen met de beste ZT-factoren zijn samengesteld uit dure en onaangename elementen op aarde (zoals Bi, Te, Pb of Ge). Het ontwerp van nieuwe, economisch levensvatbare en overvloedige materialen die conventionele materialen zouden kunnen vervangen die in de huidige thermo-elektrische apparaten worden gebruikt, zou de weg vrijmaken voor nieuwe toepassingen. Ondanks het reële potentieel van sommige verbindingen, waaronder complexe structuren (Zintl, skutterudieten, clathraten)[3] voor thermo-elektrische toepassingen bij gemiddelde tot hoge temperatuur (100-1 000 °C), belemmeren ZT-waarden, productiekosten of de kwetsbaarheid en stabiliteit van sommige van deze materialen nog steeds het gebruik ervan in commerciële apparaten voor de industrie of het grote publiek. Daarom is het essentieel om nieuwe, efficiënte en goedkope materialen te ontwikkelen. Recentelijk zijn intrinsiek lage geleidingen (dicht bij een glas) gemeld bij sulfiden met complexe kristallografische structuren, wat heeft geleid tot ZT-waardecijfers dicht bij de eenheid bij 400 °C [4.5]. Deze minerale materialen zijn ook goedkoop omdat ze zijn samengesteld uit overvloedige en anderszins niet-toxische elementen (Cu,Fe,Sn,S). Dit jaar benadrukten CRISMAT-onderzoekers het belang van de verdichtingstechniek (SPS, heet persen, enz.) die wordt gebruikt om industriële keramiek te produceren. De verdichtingstechniek kan structurele gebreken (of niet) veroorzaken en de thermische geleidbaarheid van de verbindingen veranderen. Een ZT-waarde van 0,9 bij 400 °C werd verkregen op de verbinding Cu26V2Sn6S32, een materiaal van minerale oorsprong (colusiet) en geherynthetiseerd in het laboratorium. Dit werk werd gepubliceerd in het zeer erkende wetenschappelijke tijdschrift Journal of American Chemical Society [5]. Vandaag de dag is dit materiaal het beste sulfidemateriaal voor toepassingen tussen de omgeving en 400 °C. Het gebruik van dit materiaal in thermo-elektrische apparaten zou een opbrengst van ongeveer 10-15 % mogelijk maken, wat de dempingstijden van de apparaten aanzienlijk zou kunnen verminderen. Er moeten echter twee wetenschappelijke/technologische barrières worden weggenomen: 1) Controleer de verdichting van dit materiaal in industriële ovens en 2) Vervaardig grote monsters voor de vervaardiging van thermo-elektrische modules. (Dutch)
    point in time
    6 December 2021
    0 references
    Al fine di ridurre drasticamente le emissioni di gas a effetto serra, vengono progressivamente esplorati tutti i percorsi di produzione energetica "verdi o riducendo il consumo energetico". Pertanto, la produzione di energia elettrica dal calore perso mediante moduli termoelettrici (effetto "seebeck") rappresenta un percorso particolarmente promettente [1]. Questa tecnologia presenta innegabili vantaggi in termini di affidabilità, manutenzione, assenza di vibrazioni, il che la rende attraente, ad esempio, per usi automobilistici, industriali o edilizi. Questa affidabilità è dimostrata dall'uso di generatori termoelettrici radioisotopi nelle sonde di esplorazione distanti della NASA (Voyager, Cassini, ecc.) [2]. La ricerca sui materiali termoelettrici fa parte degli assi strategici di RIS3 Energy and Materials a livello regionale. Oggi, due barriere scientifiche/tecnologiche sono i principali svantaggi della tecnologia termoelettrica: L'efficienza dei dispositivi e l'abbondanza dei componenti che compongono i materiali termoelettrici. Le prestazioni di un dispositivo dipendono direttamente dalle proprietà di trasporto del materiale attraverso il fattore di merito dimensionale ZT (ZT = S2/(PK)*T) dove S è il coefficiente di Seebeck, P la resistività elettrica, K la conducibilità termica e T la temperatura assoluta). Ottimizzare le prestazioni di un dispositivo equivale ad aumentare il fattore ZT. La seconda difficoltà è legata alla prima: i materiali con i migliori fattori ZT sono composti da elementi costosi e spiacevoli sulla Terra (come Bi, Te, Pb o Ge). La progettazione di materiali nuovi, economicamente sostenibili e abbondanti che potrebbero sostituire i materiali convenzionali utilizzati negli attuali dispositivi termoelettrici spianerebbe la strada a nuove applicazioni. Nonostante il potenziale reale di alcuni composti, tra cui strutture complesse (Zintl, skutterudites, clathrate)[3] per applicazioni termoelettriche a media-alta temperatura (100-1000ºC), i valori ZT, i costi di produzione o la fragilità e la stabilità di alcuni di questi materiali ostacolano ancora il loro utilizzo nei dispositivi commerciali per l'industria o il grande pubblico. Per questo motivo è essenziale sviluppare materiali nuovi, efficienti ed economici. Recentemente, sono state segnalate conducibilità intrinsecamente basse (vicino ad un vetro) nei solfidi con strutture cristalline complesse, portando a cifre di merito ZT vicine all'unità a 400ºC [4.5]. Questi materiali minerali sono anche poco costosi perché sono composti da elementi abbondanti e comunque atossici (Cu,Fe,Sn,S). Quest'anno, i ricercatori del CRISMAT hanno sottolineato l'importanza della tecnica di densificazione (SPS, pressatura a caldo, ecc.) utilizzata per la produzione di ceramica industriale. La tecnica di densificazione può indurre (o meno) difetti strutturali e alterare la conducibilità termica dei composti. Un valore ZT di 0,9 a 400ºC è stato ottenuto sul composto Cu26V2Sn6S32, un materiale di origine minerale (colusite) e risintetizzato in laboratorio. Questo lavoro è stato pubblicato nella rivista scientifica molto riconosciuta Journal of American Chemical Society [5]. Oggi, questo materiale è il miglior materiale solfuro per applicazioni tra l'ambiente e 400ºC. L'utilizzo di questo materiale in dispositivi termoelettrici consentirebbe rese di circa il 10-15 % che potrebbero ridurre significativamente i tempi di smorzamento dei dispositivi. Occorre tuttavia eliminare due ostacoli scientifici/tecnologici: 1) Controllare la densificazione di questo materiale in forni industriali e 2) produrre grandi campioni per la produzione di moduli termoelettrici. (Italian)
    point in time
    13 January 2022
    0 references
    Con el fin de reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero, se están explorando gradualmente todas las vías de producción de energía «verdes o reduciendo el consumo de energía». Por lo tanto, la generación de electricidad a partir del calor perdido por medio de módulos termoeléctricos (véase el efecto Beck) representa una ruta particularmente prometedora [1]. Esta tecnología tiene ventajas innegables en términos de fiabilidad, mantenimiento, ausencia de vibraciones, lo que la hace atractiva, por ejemplo, para usos automotrices, industriales o de construcción. Esta fiabilidad se demuestra mediante el uso de generadores termoeléctricos radioisotópicos en las sondas de exploración distantes de la NASA (Voyager, Cassini, etc.) [2]. La investigación sobre materiales termoeléctricos forma parte de los ejes estratégicos de RIS3 Energy and Materials a nivel regional. Hoy en día, dos barreras científicas/tecnológicas son las principales desventajas de la tecnología termoeléctrica: la eficiencia de los dispositivos y la abundancia de los componentes que componen los materiales termoeléctricos. El rendimiento de un dispositivo depende directamente de las propiedades de transporte de materiales a través del factor de mérito dimensional ZT (ZT = S2/(PK)*T) donde S es el coeficiente Seebeck, P la resistividad eléctrica, K la conductividad térmica y T la temperatura absoluta). Optimizar el rendimiento de un dispositivo equivale a aumentar el factor ZT. La segunda dificultad está relacionada con la primera: los materiales con los mejores factores ZT se componen de elementos caros y desagradables en la Tierra (como Bi, Te, Pb o Ge). El diseño de materiales nuevos, económicamente viables y abundantes que puedan sustituir a los materiales convencionales utilizados en los dispositivos termoeléctricos actuales allanaría el camino para nuevas aplicaciones. A pesar del potencial real de algunos compuestos, incluyendo estructuras complejas (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] para aplicaciones termoeléctricas de temperatura media a alta (100-1000.°C), los valores ZT, los costes de producción o la fragilidad y estabilidad de algunos de estos materiales siguen obstaculizando su uso en dispositivos comerciales para la industria o el público en general. Es por ello que es esencial desarrollar materiales nuevos, eficientes y económicos. Recientemente, se han reportado conductividades intrínsecamente bajas (cerca de un vidrio) en sulfuros con estructuras cristalográficas complejas, lo que ha dado lugar a cifras de mérito ZT cercanas a la unidad a 400.°C [4.5]. Estos materiales minerales también son baratos porque están compuestos de elementos abundantes y no tóxicos (Cu, Fe,Sn, S). Este año, investigadores de CRISMAT destacaron la importancia de la técnica de densificación (SPS, prensado en caliente, etc.) utilizada para producir cerámica industrial. La técnica de densificación puede inducir (o no) defectos estructurales y alterar la conductividad térmica de los compuestos. Se obtuvo un valor ZT de 0,9 a 400.°C sobre el compuesto Cu26V2Sn6S32, un material de origen mineral (colusita) y reynthetizado en el laboratorio. Este trabajo fue publicado en la revista científica altamente reconocida Journal of American Chemical Society [5]. Hoy en día, este material es el mejor material de sulfuro para aplicaciones entre el ambiente y 400.°C. El uso de este material en dispositivos termoeléctricos permitiría rendimientos de alrededor del 10-15 %, lo que podría reducir significativamente los tiempos de amortiguación de los dispositivos. No obstante, deben eliminarse dos barreras científicas/tecnológicas: 1) Controlar la densificación de este material en hornos industriales y 2) Producir grandes muestras para la fabricación de módulos termoeléctricos. (Spanish)
    point in time
    14 January 2022
    0 references
    Kasvuhoonegaaside heitkoguste märkimisväärseks vähendamiseks uuritakse järk-järgult kõiki energiatootmise viise „roheline“ või vähendada energiatarbimist. Seega on eriti paljutõotav elektri tootmine soojusenergiast, mis läheb kaduma termoelektriliste moodulite abil (seebecki efekt). Sellel tehnoloogial on vaieldamatud eelised seoses usaldusväärsuse, hoolduse ja vibratsiooni puudumisega, mis muudab selle atraktiivseks näiteks autotööstuses, tööstuses või ehituses. Seda usaldusväärsust tõendab radioisotootiliste termoelektriliste generaatorite kasutamine NASA kauguuringusondis (Voyager, Cassini jne) [2]. Termoelektriliste materjalide uurimine on osa RIS3 energia ja materjalide strateegilisest teljest piirkondlikul tasandil. Praegu on termoelektrilise tehnoloogia peamised puudused kaks teaduslikku/tehnoloogilist takistust: seadmete tõhusus ja termoelektriliste materjalide komponentide rohkus. Seadme tõhusus sõltub otseselt materjali transpordi omadustest läbi ZT mõõtmelise väärtusteguri (ZT = S2/(PK)*T), kus S on Seebecki koefitsient, P elektritakistus, K soojusjuhtivus ja T absoluutne temperatuur). Seadme jõudluse optimeerimine võrdub ZT teguri suurendamisega. Teine probleem on seotud esimesega: materjalid, millel on parimad ZT tegurid, koosnevad kallitest ja ebameeldivatest elementidest Maal (näiteks Bi, Te, Pb või Ge). Uute, majanduslikult elujõuliste ja rikkalike materjalide väljatöötamine, mis võiksid asendada praegustes termoelektrilistes seadmetes kasutatavaid tavapäraseid materjale, sillutaks teed uutele rakendustele. Vaatamata mõnede ühendite, sealhulgas kompleksstruktuuride (Zintl, skutterudites, klatraadid)[3] tegelikule potentsiaalile keskmise kuni kõrge temperatuuriga termoelektrilistes rakendustes (100–1 000 °C), takistavad ZT väärtused, tootmiskulud või mõne sellise materjali habras ja stabiilsus endiselt nende kasutamist tööstusele või üldsusele mõeldud kaubanduslikes seadmetes. Seetõttu on oluline töötada välja uued, tõhusad ja odavad materjalid. Viimasel ajal on komplekssete kristallograafiliste struktuuridega sulfiidide puhul teatatud olemuslikult madalast juhtivusest (klaasi lähedal), mistõttu ZT väärtus on 400 °C juures ühiku lähedal [4.5]. Need mineraalmaterjalid on ka odavad, sest need koosnevad rikkalikest ja muul viisil mittetoksilistest elementidest (Cu, Fe, Sn, S). Sel aastal rõhutasid CRISMATi teadlased tööstuskeraamika tootmiseks kasutatava tihendamistehnika (SPS, kuumpressimine jne) tähtsust. Tihendamistehnika võib põhjustada (või mitte) struktuurivigu ja muuta ühendite soojusjuhtivust. ZT väärtus 400 °C juures saadi mineraalse päritoluga ainest Cu26V2Sn6S32 (kolusiit) ja resünteeriti laboris uuesti. See töö avaldati kõrgelt tunnustatud teadusajakirjas Journal of American Chemical Society [5]. Tänapäeval on see materjal parim sulfiidmaterjal kasutamiseks ümbritseva keskkonna ja 400 °C vahel. Selle materjali kasutamine termoelektrilistes seadmetes võimaldaks umbes 10–15 % saagikust, mis võib oluliselt vähendada seadmete summutamisaega. Siiski tuleb kõrvaldada kaks teaduslikku/tehnoloogilist takistust: 1) Kontrollida selle materjali tihendamist tööstuslikes ahjudes ja 2) toota suuri proove termoelektriliste moodulite valmistamiseks. (Estonian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Siekiant iš esmės sumažinti išmetamą šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, palaipsniui tiriami visi energijos gamybos būdai, „žaliosios“ arba „mažinančios energijos vartojimą“. Taigi elektros energijos gamyba iš šilumos, prarastos naudojant termoelektrinius modulius (žr. denio efektą), yra ypač perspektyvus būdas [1]. Ši technologija turi neabejotinų privalumų patikimumo, priežiūros, vibracijų nebuvimo požiūriu, todėl ji yra patraukli, pavyzdžiui, automobilių, pramonės ar pastatų reikmėms. Šį patikimumą įrodo radioizotopinių termoelektrinių generatorių naudojimas NASA tolimuose žvalgybos zonduose (Voyager, Cassini ir kt.) [2]. Termoelektrinių medžiagų moksliniai tyrimai yra dalis strateginių RIS3 energetikos ir medžiagų krypčių regioniniu lygmeniu. Šiandien pagrindiniai termoelektrinių technologijų trūkumai yra du moksliniai ir technologiniai barjerai: prietaisų efektyvumas ir komponentų, sudarančių termoelektrines medžiagas, gausa. Prietaiso veikimas tiesiogiai priklauso nuo medžiagos transportavimo savybių per ZT matmenų nuopelnų koeficientą (ZT = S2/(PK)*T), kur S yra Seebeck koeficientas, P elektrinė varža, K šilumos laidumas ir T absoliučioji temperatūra. Įrenginio našumo optimizavimas prilygsta ZT koeficiento didinimui. Antrasis sunkumas susijęs su pirmuoju: medžiagos su geriausiais ZT veiksniais susideda iš brangių ir nemalonių elementų Žemėje (pvz., Bi, Te, Pb arba Ge). Naujų, ekonomiškai perspektyvių ir gausių medžiagų, kurios galėtų pakeisti įprastines medžiagas, naudojamas dabartiniuose termoelektriniuose įrenginiuose, projektavimas sudarytų sąlygas naujoms reikmėms. Nepaisant realaus kai kurių junginių potencialo, įskaitant sudėtingas struktūras (Zintl, skutterudites, klathrates)[3] vidutinės ir aukštos temperatūros termoelektrinėms (100–1 000 °C), ZT vertės, gamybos sąnaudos arba kai kurių iš šių medžiagų trapumas ir stabilumas vis dar trukdo juos naudoti komerciniuose prietaisuose, skirtuose pramonei ar plačiajai visuomenei. Todėl labai svarbu kurti naujas, veiksmingas ir nebrangias medžiagas. Pastaruoju metu pranešta apie iš esmės mažą laidumą (artimą stiklui) sulfiduose su sudėtingomis kristalografinėmis struktūromis, todėl ZT vertės vertės arti įrenginio 400 °C temperatūroje [4,5]. Šios mineralinės medžiagos taip pat yra nebrangios, nes jos sudarytos iš gausių ir kitaip netoksiškų elementų (Cu,Fe,Sn,S). Šiais metais CRISMAT tyrėjai pabrėžė tankinimo technikos (SPS, karšto presavimo ir kt.), naudojamos pramoninei keramikai gaminti, svarbą. Tankinimo metodas gali sukelti (arba ne) konstrukcinius defektus ir pakeisti junginių šilumos laidumą. ZT vertė 400 °C temperatūroje buvo gauta iš mineralinės kilmės medžiagos Cu26V2Sn6S32 (kolusito) ir pakartotinai sintetinta laboratorijoje. Šis darbas buvo paskelbtas labai pripažintame moksliniame žurnale Journal of American Chemical Society [5]. Šiandien ši medžiaga yra geriausia sulfido medžiaga, skirta naudoti tarp aplinkos ir 400 °C. Naudojant šią medžiagą termoelektriniuose įrenginiuose būtų galima gauti apie 10–15 % derlių, o tai galėtų žymiai sumažinti prietaisų slopinimo laiką. Tačiau reikia pašalinti dvi mokslines ir (arba) technologines kliūtis: 1) Kontroliuokite šios medžiagos tankinimą pramoninėse krosnyse ir 2) gaminame didelius pavyzdžius termoelektrinių modulių gamybai. (Lithuanian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Kako bi se drastično smanjile emisije stakleničkih plinova, postupno se istražuju svi načini proizvodnje energije „zeleni ili smanjenje potrošnje energije”. Stoga proizvodnja električne energije iz topline izgubljene termoelektričnim modulima (učinak na vidik) predstavlja posebno obećavajuću rutu [1]. Ova tehnologija ima neosporne prednosti u smislu pouzdanosti, održavanja, odsutnosti vibracija, što je čini privlačnim, na primjer, za automobilsku, industrijsku ili građevinsku uporabu. Pouzdanost je dokazana upotrebom radioizotopnih termoelektričnih generatora u NASA-inim udaljenim istraživačkim sondama (Voyager, Cassini itd.) [2]. Istraživanje termoelektričnih materijala dio je strateških osi RIS3 energije i materijala na regionalnoj razini. Danas su dvije znanstvene/tehnološke prepreke glavni nedostaci termoelektrične tehnologije: učinkovitost uređaja i obilje komponenti koje čine termoelektrične materijale. Učinkovitost uređaja izravno ovisi o svojstvima transporta materijala kroz faktor ZT dimenzionalne vrijednosti (ZT = S2/(PK)*T) gdje je S koeficijent Seebeck, P električna otpornost, K toplinska vodljivost i T apsolutna temperatura). Optimizacija učinkovitosti uređaja jednaka je povećanju faktora ZT. Druga poteškoća povezana je s prvom: materijali s najboljim faktorima ZT sastoje se od skupih i neugodnih elemenata na Zemlji (kao što su Bi, Te, Pb ili Ge). Dizajn novih, gospodarski održivih i bogatih materijala koji bi mogli zamijeniti konvencionalne materijale koji se koriste u trenutnim termoelektričnim uređajima otvorio bi put novim primjenama. Unatoč stvarnom potencijalu nekih spojeva, uključujući složene strukture (Zintl, skutterudites, klatrati)[3] za srednje do visoke temperature termoelektrične primjene (100 – 1 000 °C), ZT vrijednosti, troškovi proizvodnje ili krhkost i stabilnost nekih od tih materijala i dalje otežavaju njihovu uporabu u komercijalnim uređajima za industriju ili javnost. Zato je ključno razviti nove, učinkovite i jeftine materijale. Nedavno su u sulfidima sa složenim kristalografskim strukturama zabilježene intrinzično niske vodljivosti (blizu stakla), što dovodi do vrijednosti ZT blizu jedinice na 400 °C [4,5]. Ti su mineralni materijali također jeftini jer se sastoje od obilnih i inače netoksičnih elemenata (Cu, Fe, Sn, S). Ove godine istraživači CRISMAT-a istaknuli su važnost tehnike zgušnjavanja (SPS, vruće prešanje itd.) koja se koristi za proizvodnju industrijske keramike. Tehnika zgušnjavanja može izazvati (ili ne) strukturne nedostatke i promijeniti toplinsku vodljivost spojeva. Vrijednost ZT pri 400 °C dobivena je na spoju Cu26V2Sn6S32, materijalu mineralnog podrijetla (koluzit) i ponovno sintetiziran u laboratoriju. Ovaj rad je objavljen u visoko priznatom znanstvenom časopisu Journal of American Chemical Society [5]. Danas je ovaj materijal najbolji sulfidni materijal za primjenu između okoline i 400 °C. Korištenje ovog materijala u termoelektričnim uređajima omogućilo bi prinose od oko 10 – 15 % što bi moglo značajno smanjiti vrijeme prigušenja uređaja. Međutim, potrebno je ukloniti dvije znanstvene/tehnološke prepreke: 1) Kontrola zgušnjavanja ovog materijala u industrijskim pećima i 2) Proizvodnja velikih uzoraka za proizvodnju termoelektričnih modula. (Croatian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Με σκοπό τη δραστική μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, διερευνώνται σταδιακά όλες οι πορείες παραγωγής ενέργειας «πράσινη ή μείωση της κατανάλωσης ενέργειας». Ως εκ τούτου, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την απώλεια θερμότητας μέσω θερμοηλεκτρικών συστοιχιών (φαινόμενο βλεννογόνου) αποτελεί μια ιδιαίτερα ελπιδοφόρα διαδρομή [1]. Η τεχνολογία αυτή έχει αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματα όσον αφορά την αξιοπιστία, τη συντήρηση, την απουσία κραδασμών, γεγονός που την καθιστά ελκυστική, για παράδειγμα, για αυτοκινητοβιομηχανία, βιομηχανική ή οικοδομική χρήση. Η αξιοπιστία αυτή αποδεικνύεται από τη χρήση ραδιοϊσοτοπικών θερμοηλεκτρικών γεννητριών στους μακρινούς ανιχνευτές εξερεύνησης της NASA (Voyager, Cassini κ.λπ.) [2]. Η έρευνα για τα θερμοηλεκτρικά υλικά αποτελεί μέρος των στρατηγικών αξόνων των RIS3 Ενέργειας και Υλικών σε περιφερειακό επίπεδο. Σήμερα, δύο επιστημονικοί/τεχνολογικοί φραγμοί αποτελούν τα κύρια μειονεκτήματα της θερμοηλεκτρικής τεχνολογίας: η αποτελεσματικότητα των συσκευών και η αφθονία των κατασκευαστικών στοιχείων που συνθέτουν τα θερμοηλεκτρικά υλικά. Η απόδοση μιας συσκευής εξαρτάται άμεσα από τις ιδιότητες μεταφοράς υλικού μέσω του συντελεστή αξίας διαστάσεων ZT (ZT = S2/(PK)*T), όπου S είναι ο συντελεστής Seebeck, P η ηλεκτρική ειδική αντίσταση, K η θερμική αγωγιμότητα και T η απόλυτη θερμοκρασία. Η βελτιστοποίηση της απόδοσης μιας συσκευής ισοδυναμεί με αύξηση του συντελεστή ZT. Η δεύτερη δυσκολία συνδέεται με την πρώτη: τα υλικά με τους καλύτερους παράγοντες ZT αποτελούνται από ακριβά και δυσάρεστα στοιχεία στη Γη (όπως Bi, Te, Pb ή Ge). Ο σχεδιασμός νέων, οικονομικά βιώσιμων και άφθονων υλικών που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν τα συμβατικά υλικά που χρησιμοποιούνται στις τρέχουσες θερμοηλεκτρικές συσκευές θα προλειάνει το έδαφος για νέες εφαρμογές. Παρά το πραγματικό δυναμικό ορισμένων ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων των σύνθετων δομών (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] για θερμοηλεκτρικές εφαρμογές μέσης έως υψηλής θερμοκρασίας (100-1 000 °C), οι τιμές ZT, το κόστος παραγωγής ή η ευπάθεια και η σταθερότητα ορισμένων από αυτά τα υλικά εξακολουθούν να παρεμποδίζουν τη χρήση τους σε εμπορικές συσκευές για τη βιομηχανία ή το ευρύ κοινό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι απαραίτητο να αναπτυχθούν νέα, αποτελεσματικά και φθηνά υλικά. Πρόσφατα, οι εγγενώς χαμηλές αγωγιμότητα (κοντά σε ένα γυαλί) αναφέρθηκαν σε θειούχα με πολύπλοκες κρυσταλλικές δομές, με αποτέλεσμα να υπάρχουν τιμές αξίας ZT κοντά στη μονάδα στους 400 °C [4,5]. Αυτά τα ορυκτά υλικά είναι επίσης φθηνά επειδή αποτελούνται από άφθονα και κατά τα άλλα μη τοξικά στοιχεία (Cu,Fe,Sn,S). Φέτος, οι ερευνητές της CRISMAT τόνισαν τη σημασία της τεχνικής πύκνωσης (SPS, κ.λπ.) που χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιομηχανικών κεραμικών. Η τεχνική πύκνωσης μπορεί να προκαλέσει (ή όχι) δομικά ελαττώματα και να μεταβάλει τη θερμική αγωγιμότητα των ενώσεων. Μια τιμή ZT 0,9 στους 400 °C ελήφθη στο σύνθετο Cu26V2Sn6S32, ένα υλικό ορυκτής προέλευσης (κολουσίτης) και επανασυνθέθηκε στο εργαστήριο. Το έργο αυτό δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Journal of American Chemical Society [5]. Σήμερα, αυτό το υλικό είναι το καλύτερο υλικό θειούχων για εφαρμογές μεταξύ του περιβάλλοντος και 400 °C. Χρησιμοποιώντας αυτό το υλικό σε θερμοηλεκτρικές συσκευές θα επέτρεπε αποδόσεις περίπου 10-15 % που θα μπορούσαν να μειώσουν σημαντικά τους χρόνους απόσβεσης των συσκευών. Ωστόσο, πρέπει να αρθούν δύο επιστημονικοί/τεχνολογικοί φραγμοί: 1) Έλεγχος της πύκνωσης αυτού του υλικού σε βιομηχανικούς κλιβάνους και 2) Παραγωγή μεγάλων δειγμάτων για την κατασκευή θερμοηλεκτρικών μονάδων. (Greek)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    S cieľom drasticky znížiť emisie skleníkových plynov sa postupne skúmajú všetky spôsoby výroby energie „zelené alebo znižujúce spotrebu energie“. Výroba elektrickej energie z tepla strateného termoelektrickými modulmi (seebeck efekt) predstavuje mimoriadne sľubnú trasu [1]. Táto technológia má nepopierateľné výhody, pokiaľ ide o spoľahlivosť, údržbu, absenciu vibrácií, čo ju robí atraktívnym, napríklad pre automobilové, priemyselné alebo stavebné účely. Táto spoľahlivosť je preukázaná použitím rádioizotopických termoelektrických generátorov vo vzdialených prieskumných sondách NASA (Voyager, Cassini atď.) [2]. Výskum termoelektrických materiálov je súčasťou strategických osí RIS3 Energia a materiály na regionálnej úrovni. V súčasnosti sú hlavnými nevýhodami termoelektrickej technológie dve vedecké/technologické prekážky: účinnosť zariadení a hojnosť komponentov, ktoré tvoria termoelektrické materiály. Výkon zariadenia závisí priamo od vlastností prepravy materiálu prostredníctvom ZT rozmerového faktora zásluh (ZT = S2/(PK)*T), kde S je koeficient Seebeck, P elektrický odpor, K tepelná vodivosť a T absolútna teplota). Optimalizácia výkonu zariadenia sa rovná zvýšeniu ZT faktora. Druhý problém súvisí s prvým problémom: materiály s najlepšími ZT faktormi sa skladajú z drahých a nepríjemných prvkov na Zemi (ako sú Bi, Te, Pb alebo Ge). Návrh nových, ekonomicky životaschopných a bohatých materiálov, ktoré by mohli nahradiť bežné materiály používané v súčasných termoelektrických zariadeniach, by pripravil pôdu pre nové aplikácie. Napriek skutočnému potenciálu niektorých zlúčenín, vrátane zložitých štruktúr (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] pre stredne až vysokoteplotné termoelektrické aplikácie (100 – 1 000 °C), hodnoty ZT, výrobné náklady alebo krehkosť a stabilita niektorých z týchto materiálov stále bránia ich používaniu v komerčných zariadeniach pre priemysel alebo širokú verejnosť. Preto je nevyhnutné vyvinúť nové, účinné a lacné materiály. Nedávno sa v sulfidoch s komplexnými kryštalografickými štruktúrami hlásili prirodzene nízke vodivosti (takmer sklo), čo viedlo k merítkom ZT blízko jednotky pri teplote 400 °C [4,5]. Tieto minerálne materiály sú tiež lacné, pretože sa skladajú z bohatých a inak netoxických prvkov (Cu, Fe,Sn,S). V tomto roku výskumníci CRISMAT zdôraznili význam techniky zahusťovania (SPS, lisovanie za tepla atď.) používanej na výrobu priemyselnej keramiky. Technika zahusťovania môže indukovať (alebo nie) štrukturálne chyby a meniť tepelnú vodivosť zlúčenín. Hodnota ZT 0,9 pri 400 °C bola získaná na zlúčenine Cu26V2Sn6S32, materiále minerálneho pôvodu (koluzit) a reyntetizovaná v laboratóriu. Táto práca bola publikovaná vo vysoko uznávanom vedeckom časopise Journal of American Chemical Society [5]. Dnes je tento materiál najlepším sulfidovým materiálom pre aplikácie medzi okolitým prostredím a 400 °C. Použitie tohto materiálu v termoelektrických zariadeniach by umožnilo výnosy približne 10 – 15 %, čo by mohlo výrazne skrátiť čas tlmenia zariadení. Je však potrebné odstrániť dve vedecké/technologické prekážky: 1) Riadenie zahusťovania tohto materiálu v priemyselných peciach a 2) Vyrábať veľké vzorky na výrobu termoelektrických modulov. (Slovak)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Kasvihuonekaasupäästöjen rajua vähentämistä silmällä pitäen tutkitaan asteittain kaikkia energiantuotannon kehitysväyliä ”vihreitä tai energiankulutuksen vähentämistä”. Näin ollen sähkön tuottaminen lämpösähkömoduuleilla menetetystä lämmöstä on erityisen lupaava tie [1]. Tällä teknologialla on kiistattomia etuja luotettavuuden, ylläpidon ja tärinän puuttumisen kannalta, mikä tekee siitä houkuttelevan esimerkiksi auto-, teollisuus- tai rakennuskäytössä. Tämän luotettavuuden osoittaa radioisotooppisten termosähkögeneraattoreiden käyttö NASA:n kaukaisissa etsintämittaimissa (Voyager, Cassini jne.) [2]. Lämpösähköisiä materiaaleja koskeva tutkimus on osa alueellisen tason energia- ja materiaalistrategian strategisia akseleita. Lämpösähköteknologian suurimmat haitat ovat nykyään kaksi tieteellistä ja teknologista estettä: laitteiden tehokkuus ja lämpösähköisten materiaalien muodostavien komponenttien runsaus. Laitteen suorituskyky riippuu suoraan materiaalin kuljetusominaisuuksista ZT-mittakertoimen kautta (ZT = S2/(PK)*T), jossa S on Seebeck-kerroin, P sähkövastus, K lämmönjohtavuus ja T absoluuttinen lämpötila). Laitteen suorituskyvyn optimointi tarkoittaa ZT-tekijän lisäämistä. Toinen ongelma liittyy ensimmäiseen: materiaalit, joilla on parhaat ZT-tekijät, koostuvat kalliista ja epämiellyttävistä elementeistä maapallolla (kuten Bi, Te, Pb tai Ge). Uusien, taloudellisesti elinkelpoisten ja runsaiden materiaalien suunnittelu, jolla voitaisiin korvata nykyisissä lämpösähköisissä laitteissa käytetyt perinteiset materiaalit, tasoittaisi tietä uusille sovelluksille. Huolimatta joidenkin yhdisteiden, kuten monimutkaisten rakenteiden (sintti, skutterudites, klatraatit)[3] todellisesta potentiaalista keskilämpötilan tai korkean lämpötilan lämpösähkösovelluksissa (100–1 000 °C), ZT-arvot, tuotantokustannukset tai joidenkin näiden materiaalien hauraus ja vakaus haittaavat edelleen niiden käyttöä kaupallisissa laitteissa teollisuudelle tai suurelle yleisölle. Siksi on tärkeää kehittää uusia, tehokkaita ja edullisia materiaaleja. Viime aikoina sulfideissa, joissa on monimutkaisia kiteisiä rakenteita, on raportoitu luontaisesti vähäisiä johtavuuksia (lähes lasia), minkä vuoksi ZT-arvot ovat lähellä yksikköä 400 °C:ssa [4.5]. Nämä mineraalimateriaalit ovat myös edullisia, koska ne koostuvat runsaista ja muuten myrkyttömistä alkuaineista (Cu,Fe,Sn, S). Tänä vuonna CRISMAT-tutkijat korostivat teollisuuskeramiikan valmistuksessa käytetyn tiivistetekniikan (SPS, kuumapuristus jne.) merkitystä. Tiivistystekniikka voi aiheuttaa (tai ei) rakenteellisia vikoja ja muuttaa yhdisteiden lämmönjohtavuutta. ZT-arvo 0,9400 °C:ssa saatiin yhdisteestä Cu26V2Sn6S32, joka on kivennäisperäinen aines (kolusiitti), ja se syntetisoitiin uudelleen laboratoriossa. Tämä työ on julkaistu tunnustetussa tieteellisessä lehdessä Journal of American Chemical Society [5]. Nykyään tämä materiaali on paras sulfidimateriaali ympäristön ja 400 °C: n välillä. Tämän materiaalin käyttäminen lämpösähköisissä laitteissa mahdollistaisi noin 10–15 prosentin sadot, mikä voisi merkittävästi lyhentää laitteiden vaimennusaikoja. On kuitenkin poistettava kaksi tieteellistä ja teknologista estettä: 1) Ohjaa tämän materiaalin tiivistäminen teollisuusuuneissa ja 2) tuottaa suuria näytteitä lämpösähköisten moduulien valmistukseen. (Finnish)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Aby drastycznie ograniczyć emisje gazów cieplarnianych, stopniowo bada się wszystkie ścieżki produkcji energii „zielone lub zmniejszające zużycie energii”. Stąd wytwarzanie energii elektrycznej z ciepła utraconego za pomocą modułów termoelektrycznych (zob. efekt beck) stanowi szczególnie obiecującą trasę [1]. Technologia ta ma niezaprzeczalne zalety pod względem niezawodności, konserwacji, braku wibracji, co sprawia, że jest atrakcyjna, na przykład dla zastosowań motoryzacyjnych, przemysłowych lub budowlanych. Niezawodność tę potwierdza wykorzystanie radioizotopowych generatorów termoelektrycznych w odległych sondach NASA (Voyager, Cassini itp.) [2]. Badania nad materiałami termoelektrycznymi są częścią strategicznych osi RIS3 Energy and Materials na poziomie regionalnym. Obecnie dwie bariery naukowe/technologiczne są głównymi utrudnieniami technologii termoelektrycznej: wydajność urządzeń i obfitość komponentów, które składają się na materiały termoelektryczne. Wydajność urządzenia zależy bezpośrednio od właściwości transportu materiału przez współczynnik wartości wymiarowej ZT (ZT = S2/(PK)*T), gdzie S jest współczynnikiem Seebecka, P rezystywność elektryczna, K przewodność cieplna i T temperatura bezwzględna). Optymalizacja wydajności urządzenia jest równoznaczna ze zwiększeniem współczynnika ZT. Druga trudność jest związana z pierwszą: materiały o najlepszych czynnikach ZT składają się z drogich i nieprzyjemnych elementów na Ziemi (takich jak Bi, Te, Pb czy Ge). Projektowanie nowych, ekonomicznie opłacalnych i obfitych materiałów, które mogłyby zastąpić konwencjonalne materiały stosowane w obecnych urządzeniach termoelektrycznych, utorowałoby drogę dla nowych zastosowań. Pomimo rzeczywistego potencjału niektórych związków, w tym złożonych struktur (Zintl, skutterudity, klatrany)[3] do zastosowań termoelektrycznych średnio- i wysokotemperaturowych (100-1 000 °C), wartości ZT, koszty produkcji lub kruchość i stabilność niektórych z tych materiałów nadal utrudniają ich stosowanie w urządzeniach komercyjnych dla przemysłu lub ogółu społeczeństwa. Dlatego też konieczne jest opracowanie nowych, wydajnych i niedrogich materiałów. Ostatnio odnotowano samoistnie niskie przewodnictwo (blisko szkła) w siarczkach o złożonych strukturach krystalograficznych, co prowadzi do wartości ZT w pobliżu jednostki w temperaturze 400 °C [4.5]. Te materiały mineralne są również niedrogie, ponieważ składają się z obfitych i w inny sposób nietoksycznych pierwiastków (Cu, Fe, S). W tym roku naukowcy CRISMAT podkreślili znaczenie techniki zagęszczania (SPS, tłoczenie na gorąco itp.) stosowanej do produkcji ceramiki przemysłowej. Technika zagęszczania może wywoływać (lub nie) wady strukturalne i zmieniać przewodność cieplną związków. Wartość ZT 0,9 w temperaturze 400 °C uzyskano na związku Cu26V2Sn6S32, który jest materiałem pochodzenia mineralnego (koluzyt) i ponownie zsyntetyzowano w laboratorium. Praca ta została opublikowana w uznanym czasopiśmie naukowym Journal of American Chemical Society [5]. Obecnie materiał ten jest najlepszym materiałem siarczkowym do zastosowań między temperaturą otoczenia a 400 °C. Zastosowanie tego materiału w urządzeniach termoelektrycznych pozwoliłoby na uzyskanie wydajności około 10-15 %, co mogłoby znacznie skrócić czas tłumienia urządzeń. Należy jednak usunąć dwie bariery naukowe/technologiczne: 1) Kontroluj zagęszczanie tego materiału w piecach przemysłowych i 2) Produkuj duże próbki do produkcji modułów termoelektrycznych. (Polish)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Az üvegházhatást okozó gázok kibocsátásának drasztikus csökkentése érdekében fokozatosan vizsgálják meg a „zöld vagy az energiafogyasztás csökkentését” célzó valamennyi energiatermelési módot. Így különösen ígéretes útvonalat jelent a hőenergiából származó villamos energia hőenergia-termelése termoelektromos modulok révén (seebeck hatás) [1]. Ez a technológia tagadhatatlan előnyökkel jár a megbízhatóság, a karbantartás, a rezgések hiánya tekintetében, ami vonzóvá teszi például az autóipar, az ipari vagy az építőipari felhasználások számára. Ezt a megbízhatóságot a NASA távoli feltárási szondáiban (Voyager, Cassini stb.) használt radioizotóp termoelektromos generátorok igazolják [2]. A termoelektromos anyagokkal kapcsolatos kutatás a RIS3 „Energia és anyagok” stratégiai tengelyének részét képezi regionális szinten. Ma két tudományos/technológiai akadály a termoelektromos technológia fő hátránya: az eszközök hatékonysága és a termoelektromos anyagokat alkotó alkatrészek bősége. Az eszköz teljesítménye közvetlenül függ az anyagszállítási tulajdonságoktól a ZT-dimenziós érdemtényezőn keresztül (ZT = S2/(PK)*T), ahol S a Seebeck együttható, P az elektromos ellenállás, K a hővezető képesség és T az abszolút hőmérséklet. Az eszköz teljesítményének optimalizálása egyenértékű a ZT tényező növelésével. A második nehézség az elsőhöz kapcsolódik: a legjobb ZT-tényezőkkel rendelkező anyagok a Földön drága és kellemetlen elemekből állnak (például Bi, Te, Pb vagy Ge). Az olyan új, gazdaságilag életképes és bőséges anyagok tervezése, amelyek helyettesíthetik a jelenlegi termoelektromos berendezésekben használt hagyományos anyagokat, új alkalmazásokat tenne lehetővé. Annak ellenére, hogy egyes vegyületek – köztük a komplex szerkezetek (Zintl, skutterudites, klaratrátok)[3] közép- és magas hőmérsékletű termoelektromos alkalmazások (100–1 000 °C) tekintetében valós potenciállal rendelkeznek, a ZT értékek, a gyártási költségek vagy ezen anyagok némelyikének törékenysége és stabilitása még mindig akadályozza az ipari vagy lakossági kereskedelmi eszközökben való felhasználásukat. Ezért elengedhetetlen az új, hatékony és olcsó anyagok kifejlesztése. A közelmúltban a komplex kristályos szerkezetű szulfidok esetében (az üveghez közel) eredendően alacsony vezetőképességről számoltak be, ami 400 °C-on az egységhez közeli ZT-értékeket eredményezett [4.5]. Ezek az ásványi anyagok is olcsók, mert bőséges és egyébként nem mérgező elemekből állnak (Cu,Fe,S,S). Ebben az évben a CRISMAT kutatói kiemelték az ipari kerámiák előállításához használt sűrítési technika (SPS, forró préselés stb.) fontosságát. A tömörítési technika szerkezeti hibákat okozhat (vagy nem), és megváltoztathatja a vegyületek hővezető képességét. 400 °C-on 0,9 ZT-értéket kapott a Cu26V2Sn6S32 vegyületen, amely ásványi eredetű anyag (kolusit), és laboratóriumban újraszintetizálták. Ezt a művet a Journal of American Chemical Society folyóiratban [5] tették közzé. Ma ez az anyag a legjobb szulfid anyag a környezeti és 400 °C közötti alkalmazásokhoz. Ennek az anyagnak a termoelektromos készülékekben történő használata 10–15% körüli hozamot tenne lehetővé, ami jelentősen csökkentheti az eszközök csillapítási idejét. Két tudományos/technológiai akadályt azonban meg kell szüntetni: 1) Ellenőrizze ennek az anyagnak az ipari kemencékben való tömörítését és 2) nagy mintákat állítson elő termoelektromos modulok gyártásához. (Hungarian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    S cílem výrazně snížit emise skleníkových plynů se postupně zkoumá všechny způsoby výroby energie „zelené nebo snižující spotřebu energie“. Výroba elektřiny z tepla ztraceného pomocí termoelektrických modulů (vizbeck efekt) představuje obzvláště slibnou cestu [1]. Tato technologie má nesporné výhody, pokud jde o spolehlivost, údržbu, absenci vibrací, což ji činí atraktivní například pro automobilové, průmyslové nebo stavební použití. Tuto spolehlivost dokládá použití radioizotopových termoelektrických generátorů ve vzdálených průzkumných sondách NASA (Voyager, Cassini atd.) [2]. Výzkum termoelektrických materiálů je součástí strategických os RIS3 Energy and Materials na regionální úrovni. Dnes jsou hlavními nevýhodami termoelektrické technologie dvě vědecké/technologické překážky: účinnost zařízení a hojnost součástí, které tvoří termoelektrické materiály. Výkon zařízení závisí přímo na přepravních vlastnostech materiálu prostřednictvím faktoru rozměrové hodnoty ZT (ZT = S2/(PK)*T), kde S je Seebeckův koeficient, P elektrická rezistivita, K tepelná vodivost a T absolutní teplota). Optimalizace výkonu zařízení se rovná zvýšení faktoru ZT. Druhý problém souvisí s prvním problémem: materiály s nejlepšími ZT faktory se skládají z drahých a nepříjemných prvků na Zemi (např. Bi, Te, Pb nebo Ge). Návrh nových, ekonomicky životaschopných a bohatých materiálů, které by mohly nahradit konvenční materiály používané v současných termoelektrických zařízeních, by připravil podmínky pro nové aplikace. Navzdory skutečnému potenciálu některých sloučenin, včetně složitých struktur (Zintl, skutterudity, clathrates)[3] pro termoelektrické aplikace střední až vysoké teploty (100–1 000 °C), hodnoty ZT, výrobní náklady nebo křehkost a stabilita některých z těchto materiálů stále brání jejich používání v komerčních zařízeních pro průmysl nebo širokou veřejnost. Proto je nezbytné vyvinout nové, účinné a levné materiály. V poslední době byly vnitřně nízké vodivosti (v blízkosti skla) hlášeny v sulfidech se složitými krystalografickými strukturami, což vedlo k hodnotám ZT blízkým jednotce při teplotě 400 °C [4.5]. Tyto nerostné materiály jsou také levné, protože jsou složeny z hojných a jinak netoxických prvků (Cu,Fe,Sn, S). Výzkumníci CRISMAT letos zdůraznili význam zhušťovací techniky (SPS, lisování za tepla atd.) používané k výrobě průmyslové keramiky. Zhušťovací technika může vyvolat (nebo ne) strukturální vady a změnit tepelnou vodivost sloučenin. Hodnota ZT 0,9 při 400 °C byla získána na sloučenině Cu26V2Sn6S32, materiálu minerálního původu (koluzit) a reyntetizována v laboratoři. Tato práce byla publikována ve vysoce uznávaném vědeckém časopise Journal of American Chemical Society [5]. Dnes je tento materiál nejlepším sulfidovým materiálem pro aplikace mezi okolním prostředím a 400 °C. Použití tohoto materiálu v termoelektrických zařízeních by umožnilo výnosy kolem 10–15 %, což by mohlo výrazně snížit dobu tlumení zařízení. Je však třeba odstranit dvě vědecké/technologické překážky: 1) Řídit zhušťování tohoto materiálu v průmyslových pecích a 2) Vyrábět velké vzorky pro výrobu termoelektrických modulů. (Czech)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Lai krasi samazinātu siltumnīcefekta gāzu emisijas, pakāpeniski tiek pētīti visi enerģijas ražošanas veidi “zaļais vai enerģijas patēriņš”. Tādējādi elektroenerģijas ražošana no siltuma, kas zaudēts, izmantojot termoelektriskos moduļus (sk.beck efektu), ir īpaši daudzsološs ceļš [1]. Šai tehnoloģijai ir nenoliedzamas priekšrocības uzticamības, uzturēšanas, vibrācijas trūkuma ziņā, kas padara to pievilcīgu, piemēram, automobiļu, rūpniecības vai celtniecības vajadzībām. Šo uzticamību pierāda radioizotopisko termoelektrisko ģeneratoru izmantošana NASA tālajās izpētes zondēs (Voyager, Cassini u. c.) [2]. Termoelektrisko materiālu izpēte ir daļa no RIS3 enerģijas un materiālu stratēģiskajām asīm reģionālā līmenī. Pašlaik divi zinātniski/tehnoloģiski šķēršļi ir galvenie termoelektriskās tehnoloģijas trūkumi: ierīču efektivitāte un sastāvdaļu, kas veido termoelektriskos materiālus, pārpilnība. Ierīces veiktspēja ir tieši atkarīga no materiāla transportēšanas īpašībām, izmantojot ZT izmēru nopelnu koeficientu (ZT = S2/(PK)*T), kur S ir Seebeck koeficients, P elektriskā pretestība, K siltumvadītspēja un T absolūtā temperatūra). Ierīces veiktspējas optimizēšana ir līdzvērtīga ZT faktora palielināšanai. Otrā problēma ir saistīta ar pirmo: materiāli ar labākajiem ZT faktoriem sastāv no dārgiem un nepatīkamiem elementiem uz Zemes (piemēram, Bi, Te, Pb vai Ge). Jaunu, ekonomiski dzīvotspējīgu un bagātīgu materiālu izstrāde, kas varētu aizstāt tradicionālos materiālus, kurus izmanto pašreizējās termoelektriskās ierīcēs, pavērtu ceļu jauniem lietojumiem. Neskatoties uz dažu savienojumu, tostarp kompleksu konstrukciju (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] reālo potenciālu vidējas un augstas temperatūras termoelektriskiem lietojumiem (100–1 000 °C), ZT vērtības, ražošanas izmaksas vai dažu šo materiālu trauslums un stabilitāte joprojām kavē to izmantošanu komerciālās iekārtās, kas paredzētas rūpniecībai vai plašai sabiedrībai. Tāpēc ir svarīgi izstrādāt jaunus, efektīvus un lētus materiālus. Nesen ziņots, ka sulfīdiem ar kompleksām kristalogrāfiskām struktūrām ir raksturīga zema vadītspēja (tuvu stiklam), kā rezultātā ZT nopelni ir tuvu vienībai 400 °C temperatūrā [4,5]. Šie minerālu materiāli ir arī lēti, jo tie sastāv no bagātīgiem un citādi netoksiskiem elementiem (Cu,Fe, Sn, S). Šogad CRISMAT pētnieki uzsvēra, cik svarīga ir blīvēšanas tehnika (SPS, karstā presēšana utt.), ko izmanto rūpnieciskās keramikas ražošanā. Blīvēšanas paņēmiens var izraisīt (vai ne) strukturālus defektus un mainīt savienojumu siltumvadītspēju. ZT vērtību 0,9400 °C temperatūrā iegūst uz savienojuma Cu26V2Sn6S32, kas ir minerālas izcelsmes materiāls (koluzīts) un reintētē laboratorijā. Šis darbs tika publicēts augsti atzītajā zinātniskajā žurnālā Journal of American Chemical Society [5]. Šodien šis materiāls ir labākais sulfīdu materiāls lietojumiem starp apkārtējo un 400 °C. Izmantojot šo materiālu termoelektriskās ierīcēs, būtu iespējams iegūt aptuveni 10–15 %, kas varētu ievērojami samazināt ierīču amortizācijas laiku. Tomēr ir jālikvidē divi zinātniski/tehnoloģiski šķēršļi: 1) Kontrolēt šā materiāla blīvēšanu rūpnieciskajās krāsnīs un 2) ražot lielus paraugus termoelektrisko moduļu ražošanai. (Latvian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    D’fhonn astaíochtaí gás ceaptha teasa a laghdú go suntasach, táthar ag féachaint de réir a chéile ar na conairí táirgthe fuinnimh ar fad atá “glas nó a laghdaíonn tomhaltas fuinnimh”. Dá bhrí sin, is ionann giniúint leictreachais ó theas a chailltear trí mhodúil teirmileictreacha (éifeacht Seebeck) agus bealach a bhfuil gealladh faoi go háirithe [1]. Tá buntáistí undeniable ag an teicneolaíocht seo i dtéarmaí iontaofachta, cothabhála, easpa vibrations, rud a fhágann go bhfuil sé tarraingteach, mar shampla, d’úsáidí feithicleach, tionsclaíocha nó tógála. Léirítear an iontaofacht seo trí úsáid a bhaint as gineadóirí teirmileictreacha raidió-iseatópacha i tóireadóirí taiscéalaíochta i bhfad i gcéin NASA (Voyager, Cassini, etc.) [2]. Tá taighde ar ábhair teirmileictreacha mar chuid de na haiseanna straitéiseacha d’Fhuinneamh agus Ábhair RIS3 ag an leibhéal réigiúnach. Sa lá atá inniu ann, is iad dhá bhacainní eolaíocha/teicneolaíocha na míbhuntáistí móra a bhaineann le teicneolaíocht teirmileictreach: éifeachtúlacht na bhfeistí agus flúirse na gcomhpháirteanna a dhéanann na hábhair theirmeleictreacha. Braitheann feidhmíocht gléas go díreach ar na hairíonna iompair ábhar tríd an fachtóir tuillteanais ZT tríthoiseach (ZT = S2/(PK) *T) áit a bhfuil S an chomhéifeacht Seebeck, P an friotachas leictreach, K an seoltacht teirmeach, agus T an teocht absalóideach). Is é an fheidhmíocht atá ag gléas a bharrfheabhsú ná an fachtóir ZT a mhéadú. Baineann an dara deacracht leis an gcéad deacracht: ábhair leis na fachtóirí ZT is fearr atá comhdhéanta de eilimintí costasach agus mí-áitneamhach ar an Domhan (cosúil le Bi, Te, Pb nó Ge). Dá ndéanfaí ábhair nua, inmharthana go heacnamaíoch agus flúirseach a dhearadh a d’fhéadfadh teacht in ionad gnáthábhar a úsáidtear i ngléasanna teirmileictreacha atá ann faoi láthair, réiteofaí an bealach d’fheidhmchláir nua. In ainneoin fíoracmhainneacht roinnt comhdhúile, lena n-áirítear struchtúir chasta (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] i gcás feidhmeanna teirmileictreacha meánteochta go hardteochta (100-1 000 °C), tá luachanna ZT, costais táirgthe nó leochaileacht agus cobhsaíocht roinnt de na hábhair sin fós ag cur bac ar a n-úsáid i bhfeistí tráchtála don tionscal nó don phobal i gcoitinne. Sin é an fáth go bhfuil sé riachtanach ábhair nua, éifeachtacha agus saor a fhorbairt. Le déanaí, tuairiscíodh seoltaí ísle iontu féin (gar do ghloine) i suilfídí le struchtúir chriostalagrafacha chasta, rud a fhágann go bhfuil figiúirí fiúntais ZT gar don aonad ag 400 °C [4.5]. Tá na hábhair mhianracha seo saor freisin toisc go bhfuil siad comhdhéanta de eilimintí flúirseach agus neamhthocsaineacha ar shlí eile (Cu, Fe, Sn, Sn). I mbliana, leag taighdeoirí CRISMAT béim ar an tábhacht a bhaineann leis an teicníc dlúthúcháin (SPS, brú te, etc.) a úsáidtear chun criadóireacht thionsclaíoch a tháirgeadh. Is féidir leis an teicníc dlúthúcháin lochtanna struchtúracha a spreagadh (nó nach ea) agus seoltacht theirmeach na gcomhdhúl a athrú. Fuarthas luach ZT de 0.9 ag 400 °C ar an gcomhdhúil Cu26V2Sn6S32, ábhar de thionscnamh mianrach (colais) agus ath-insintithe sa tsaotharlann. Foilsíodh an obair seo san iris eolaíochta an-aitheanta Journal of American Chemical Society [5]. Sa lá atá inniu ann, is é an t-ábhar seo an t-ábhar suilfíd is fearr le haghaidh iarratas idir an comhthimpeallach agus 400 °C. Ag baint úsáide as an ábhar seo i bhfeistí teirmileictreacha cheadódh toradh thart ar 10-15 % a d’fhéadfadh laghdú suntasach a dhéanamh ar amanna taise na bhfeistí. Mar sin féin, ní mór dhá bhacainn eolaíocha/theicneolaíocha a bhaint: 1) Rialú a dhéanamh ar dhlúthú an ábhair seo i bhfoirnéisí tionsclaíocha agus 2) Samplaí móra a tháirgeadh chun modúil teirmileictreacha a mhonarú. (Irish)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Da bi občutno zmanjšali emisije toplogrednih plinov, se postopoma preučujejo vsi načini proizvodnje energije „zelena ali zmanjšanje porabe energije“. Zato je proizvodnja električne energije iz toplote, izgubljene s termoelektričnimi moduli (glej učinek) posebej obetavna pot [1]. Ta tehnologija ima nesporne prednosti v smislu zanesljivosti, vzdrževanja, odsotnosti vibracij, zaradi česar je privlačna, na primer za avtomobilsko, industrijsko ali gradbeno uporabo. To zanesljivost dokazuje uporaba radioizotopskih termoelektričnih generatorjev v daljnih raziskovalnih sondah NASA (Voyager, Cassini itd.) [2]. Raziskave termoelektričnih materialov so del strateških osi RIS3 Energija in materiali na regionalni ravni. Danes sta glavni oviri termoelektrične tehnologije dve znanstveni/tehnološki oviri: učinkovitost naprav in številčnost sestavnih delov, ki sestavljajo termoelektrične materiale. Učinkovitost naprave je neposredno odvisna od transportnih lastnosti materiala prek faktorja dimenzije ZT (ZT = S2/(PK)*T), kjer je S Seebeckov koeficient, P električna upornost, K toplotna prevodnost in T absolutna temperatura). Optimizacija zmogljivosti naprave je enaka povečanju faktorja ZT. Druga težava je povezana s prvo: materiali z najboljšimi faktorji ZT so sestavljeni iz dragih in neprijetnih elementov na Zemlji (kot so Bi, Te, Pb ali Ge). Zasnova novih, ekonomsko izvedljivih in bogatih materialov, ki bi lahko nadomestili običajne materiale, ki se uporabljajo v sedanjih termoelektričnih napravah, bi utrla pot za nove uporabe. Kljub dejanskemu potencialu nekaterih spojin, vključno s kompleksnimi strukturami (Zintl, skutteruditi, clatrati)[3] za srednje- do visokotemperaturne termoelektrične aplikacije (100–1 000 °C), vrednosti ZT, proizvodni stroški ali krhkost in stabilnost nekaterih od teh materialov še vedno ovirajo njihovo uporabo v komercialnih napravah za industrijo ali širšo javnost. Zato je bistveno razviti nove, učinkovite in poceni materiale. V zadnjem času so v sulfidah s kompleksnimi kristalografskimi strukturami poročali o zelo nizkih prevodnostih (blizu stekla), zaradi česar so vrednosti ZT blizu enote pri 400 °C [4.5]. Ti mineralni materiali so tudi poceni, ker so sestavljeni iz bogatih in sicer nestrupenih elementov (Cu,Fe, Sn, S). Letos so raziskovalci CRISMAT poudarili pomen tehnike zgoščevanja (SPS, vroče stiskanje itd.), ki se uporablja za proizvodnjo industrijske keramike. Tehnika zgoščevanja lahko povzroči (ali ne) strukturne napake in spremeni toplotno prevodnost spojin. Za spojino Cu26V2Sn6S32, snov mineralnega izvora (koluzit), ki je bila reintetizirana v laboratoriju, je bila pridobljena vrednost ZT 0,9 pri 400 °C. To delo je bilo objavljeno v priznani znanstveni reviji Journal of American Chemical Society [5]. Danes je ta material najboljši sulfidni material za aplikacije med okolico in 400 °C. Uporaba tega materiala v termoelektričnih napravah bi omogočila donose približno 10–15 %, kar bi lahko znatno zmanjšalo čas dušenja naprav. Vendar je treba odstraniti dve znanstveni/tehnološki oviri: 1) nadzorovati zgoščevanje tega materiala v industrijskih pečeh in 2) proizvajati velike vzorce za proizvodnjo termoelektričnih modulov. (Slovenian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    С оглед на драстичното намаляване на емисиите на парникови газове постепенно се проучват всички начини на производство на енергия „зелено“ или намаляване на потреблението на енергия. По този начин производството на електроенергия от топлинна енергия, загубена чрез термоелектрически модули (ефект на вж. „Секция“) представлява особено обещаващ начин [1]. Тази технология има неоспорими предимства по отношение на надеждност, поддръжка, липса на вибрации, което я прави привлекателна, например за автомобилостроенето, промишлеността или строителството. Тази надеждност се доказва от използването на радиоизотопни термоелектрически генератори в сондите за далечни проучвания на НАСА (Voyager, Cassini и др.) [2]. Научните изследвания в областта на термоелектрическите материали са част от стратегическите оси на RIS3 енергия и материали на регионално равнище. Днес две научни/технологични пречки са основните пречки пред термоелектричните технологии: ефективността на устройствата и изобилието на компонентите, които съставляват термоелектрическите материали. Действието на дадено устройство зависи пряко от свойствата на пренасяне на материала чрез ZT тримерния коефициент на заслуга (ZT = S2/(PK)*T), където S е коефициентът Seebeck, P електрическото съпротивление, K топлинната проводимост и T абсолютната температура). Оптимизирането на работата на устройството е равносилно на увеличаване на ZT фактора. Второто затруднение е свързано с първото: материалите с най-добрите ZT фактори са съставени от скъпи и неприятни елементи на Земята (като Bi, Te, Pb или Ge). Проектирането на нови, икономически жизнеспособни и изобилни материали, които биха могли да заменят конвенционалните материали, използвани в настоящите термоелектрически устройства, би проправило пътя за нови приложения. Въпреки реалния потенциал на някои съединения, включително сложни структури (Zintl, скутерудити, клатрати)[3] за средно до високотемпературни термоелектрични приложения (100—1000 °C), стойностите на ZT, производствените разходи или уязвимостта и стабилността на някои от тези материали все още възпрепятстват използването им в търговски устройства за промишлеността или широката общественост. Ето защо е от съществено значение да се разработят нови, ефективни и евтини материали. Напоследък при сулфиди със сложни кристалографски структури се съобщава за ниска проводимост (близо до стъкло), което води до стойности на ZT, близки до единицата при 400 °C [4.5]. Тези минерални материали също са евтини, защото са съставени от изобилни и иначе нетоксични елементи (Cu,Fe,Sn,S). Тази година изследователите от CRISMAT подчертаха значението на техниката за уплътняване (SPS, горещо пресоване и др.), използвана за производството на промишлена керамика. Техниката на уплътняване може да предизвика (или не) структурни дефекти и да промени топлопроводимостта на съединенията. Стойност на ZT от 0,9 при 400 °C е получена върху съединението Cu26V2Sn6S32, материал с минерален произход (колузит) и повторно синтезирано в лабораторията. Тази работа е публикувана в високо признато научно списание Journal of American Chemical Society [5]. Днес този материал е най-добрият сулфиден материал за приложения между околната среда и 400 °C. Използването на този материал в термоелектричните устройства би позволило добиви от около 10—15 %, което би могло значително да намали времето за затихване на устройствата. Въпреки това трябва да бъдат премахнати две научни/технологични пречки: 1) Контрол на уплътняването на този материал в промишлени пещи и 2) Произвеждане на големи проби за производство на термоелектрически модули. (Bulgarian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Bil-ħsieb li jitnaqqsu drastikament l-emissjonijiet tal-gassijiet b’effett ta’ serra, il-mogħdijiet kollha tal-produzzjoni tal-enerġija “ekoloġiċi jew inaqqsu l-konsum tal-enerġija” qed jiġu esplorati gradwalment. Għalhekk, il-ġenerazzjoni tal-elettriku mis-sħana mitlufa permezz ta’ moduli termoelettriċi (effett ta’ tnaqqis) tirrappreżenta rotta partikolarment promettenti [1]. Din it-teknoloġija għandha vantaġġi inkontestabbli f’termini ta’ affidabbiltà, manutenzjoni, nuqqas ta’ vibrazzjonijiet, li jagħmluha attraenti, pereżempju, għall-użu awtomobilistiku, industrijali jew tal-bini. Din l-affidabbiltà tintwera bl-użu ta’ ġeneraturi termoelettriċi radjuisotopiċi fis-sondi ta’ esplorazzjoni ‘l bogħod tan-NASA (Voyager, Cassini, eċċ.) [2]. Ir-riċerka dwar materjali termoelettriċi hija parti mill-assi strateġiċi tal-Enerġija u l-Materjali RIS3 fil-livell reġjonali. Illum, żewġ ostakli xjentifiċi/teknoloġiċi huma l-iżvantaġġi ewlenin tat-teknoloġija termoelettrika: l-effiċjenza tal-mezzi u l-abbundanza tal-komponenti li jiffurmaw il-materjali termoelettriċi. Il-prestazzjoni ta’ apparat tiddependi direttament fuq il-proprjetajiet tat-trasport tal-materjal permezz tal-fattur ta’ mertu dimensjonali ZT (ZT = S2/(PK)*T) fejn S huwa l-koeffiċjent Seebeck, P ir-reżistività elettrika, K il-konduttività termali, u T it-temperatura assoluta). L-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni ta’ apparat hija ekwivalenti għal żieda fil-fattur ZT. It-tieni diffikultà hija marbuta mal-ewwel waħda: materjali bl-aħjar fatturi ZT huma magħmula minn elementi għaljin u mhux pjaċevoli fid-Dinja (bħal Bi, Te, Pb jew Ge). Id-disinn ta’ materjali ġodda, ekonomikament vijabbli u abbundanti li jistgħu jissostitwixxu materjali konvenzjonali użati f’apparati termoelettriċi attwali jwitti t-triq għal applikazzjonijiet ġodda. Minkejja l-potenzjal reali ta’ xi komposti, inklużi strutturi kumplessi (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] għal applikazzjonijiet termoelettriċi b’temperatura medja sa għolja (100–1 000 °C), il-valuri ZT, l-ispejjeż tal-produzzjoni jew il-fraġilità u l-istabbiltà ta’ xi wħud minn dawn il-materjali għadhom qed ixekklu l-użu tagħhom f’tagħmir kummerċjali għall-industrija jew għall-pubbliku ġenerali. Huwa għalhekk li huwa essenzjali li jiġu żviluppati materjali ġodda, effiċjenti u rħas. Riċentement, konduttivitajiet intrinsikament baxxi (qrib ħġieġ) ġew irrappurtati f’sulfidi bi strutturi kristallografiċi kumplessi, li jwasslu għal ZT figuri ta’ mertu qrib l-unità f’400 °C [4.5]. Dawn il-materjali minerali huma wkoll irħas minħabba li huma magħmula minn elementi abbundanti u li altrimenti mhumiex tossiċi (Cu,Fe,Sn,S). Din is-sena, riċerkaturi CRISMAT enfasizzaw l-importanza tat-teknika densifikazzjoni (SPS, ippressar sħun, eċċ) użati biex jipproduċu ċeramika industrijali. It-teknika tad-densifikazzjoni tista’ tikkawża (jew le) difetti strutturali u tbiddel il-konduttività termali tal-komposti. Valur ZT ta’ 0.9 f’400 °C inkiseb fuq il-kompost Cu26V2Sn6S32, materjal ta’ oriġini minerali (kolożit) u risintesizzat fil-laboratorju. Dan ix-xogħol ġie ppubblikat fil-ġurnal xjentifiku rikonoxxut ħafna Ġurnal ta ‘l-Amerika Kimika Soċjetà [5]. Illum, dan il-materjal huwa l-aħjar materjal tas-sulfid għall-applikazzjonijiet bejn l-ambjent u l-400 °C. L-użu ta’ dan il-materjal f’apparati termoelettriċi jippermetti rendimenti ta’ madwar 10–15 % li jistgħu jnaqqsu b’mod sinifikanti l-ħinijiet ta’ tnaqqis tal-apparati. Madankollu, għandhom jitneħħew żewġ ostakli xjentifiċi/teknoloġiċi: 1) Ikkontrolla d-densifikazzjoni ta ‘dan il-materjal fil-fran industrijali u 2) Tipproduċi kampjuni kbar għall-manifattura ta’ moduli termoelettriċi. (Maltese)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Com vista a reduzir drasticamente as emissões de gases com efeito de estufa, estão a ser gradualmente explorados todos os modos de produção de energia «ecológicos ou que reduzem o consumo de energia». Assim, a produção de eletricidade a partir do calor perdido através de módulos termoelétricos (efeito Seebeck) representa uma via particularmente promissora [1]. Esta tecnologia tem vantagens inegáveis em termos de confiabilidade, manutenção, ausência de vibrações, o que a torna atraente, por exemplo, para usos automotivos, industriais ou de construção. Esta fiabilidade é demonstrada pela utilização de geradores termoelétricos radioisotópicos nas sondas de exploração distantes da NASA (Voyager, Cassini, etc.) [2]. A investigação sobre materiais termoelétricos faz parte dos eixos estratégicos da RIS3 Energia e Materiais a nível regional. Atualmente, duas barreiras científicas/tecnológicas são as principais desvantagens da tecnologia termoelétrica: a eficiência dos dispositivos e a abundância dos componentes que compõem os materiais termoelétricos. O desempenho de um dispositivo depende diretamente das propriedades de transporte do material através do fator de mérito dimensional ZT (ZT = S2/(PK)*T), onde S é o coeficiente de Seebeck, P a resistividade elétrica, K a condutividade térmica e T a temperatura absoluta. Optimizar o desempenho de um dispositivo equivale a aumentar o factor ZT. A segunda dificuldade está ligada à primeira: Os materiais com os melhores factores ZT são compostos por elementos caros e desagradáveis na Terra (como Bi, Te, Pb ou Ge). O projecto de materiais novos, economicamente viáveis e abundantes que poderiam substituir materiais convencionais usados em dispositivos termoeléctricos actuais pavimentaria o caminho para aplicações novas. Apesar do potencial real de alguns compostos, incluindo estruturas complexas (Zintl, skutterudites, clatratos)[3] para aplicações termoeléctricas de média a alta temperatura (100-1 000 °C), os valores de ZT, os custos de produção ou a fragilidade e estabilidade de alguns destes materiais ainda estão a dificultar a sua utilização em dispositivos comerciais para a indústria ou o público em geral. É por isso que é essencial desenvolver materiais novos, eficientes e económicos. Recentemente, condutividades intrinsecamente baixas (perto de um vidro) foram relatadas em sulfuretos com estruturas cristalográficas complexas, levando a figuras de mérito ZT próximas à unidade a 400 °C [4,5]. Estes materiais minerais também são baratos porque são compostos de elementos abundantes e não tóxicos (Cu, Fe, Sn, S). Este ano, os investigadores do CRISMAT destacaram a importância da técnica de densificação (SPS, prensagem a quente, etc.) utilizada para produzir cerâmica industrial. A técnica de densificação pode induzir (ou não) defeitos estruturais e alterar a condutividade térmica dos compostos. Foi obtido um valor ZT de 0,9 a 400 °C no composto Cu26V2Sn6S32, um material de origem mineral (colusite) e reintetizado em laboratório. Este trabalho foi publicado na altamente reconhecida revista científica Journal of American Chemical Society [5]. Hoje, este material é o melhor material de sulfureto para aplicações entre o ambiente e 400 ° C. A utilização deste material em dispositivos termoelétricos permitiria rendimentos de cerca de 10-15 %, o que poderia reduzir significativamente os tempos de amortecimento dos dispositivos. No entanto, devem ser eliminadas duas barreiras científicas/tecnológicas: 1) Controlar a densificação deste material em fornos industriais e 2) Produzir grandes amostras para a fabricação de módulos termoelétricos. (Portuguese)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    Med henblik på drastisk at reducere drivhusgasemissionerne undersøges alle energiproduktionsveje "grønne eller reducere energiforbruget" gradvist. Produktion af elektricitet fra varmetab ved hjælp af termoelektriske moduler (sebeckeffekten) udgør således en særlig lovende rute [1]. Denne teknologi har ubestridelige fordele med hensyn til pålidelighed, vedligeholdelse, fravær af vibrationer, hvilket gør den attraktiv, f.eks. til bil-, industri- eller bygningsbrug. Denne pålidelighed demonstreres ved anvendelsen af radioisotopiske termoelektriske generatorer i NASA's fjerne udforskningssonder (Voyager, Cassini osv.) [2]. Forskning i termoelektriske materialer er en del af de strategiske akser i RIS3 Energi og Materialer på regionalt plan. I dag er to videnskabelige/teknologiske barrierer de største ulemper ved termoelektrisk teknologi: effektiviteten af enhederne og overflod af de komponenter, der udgør de termoelektriske materialer. En anordnings ydeevne afhænger direkte af materialetransportegenskaberne gennem ZT-dimensionelle meritfaktor (ZT = S2/(PK)*T), hvor S er Seebeck-koefficienten, P den elektriske modstand, K varmeledningsevnen og T den absolutte temperatur). Optimering af en enheds ydeevne svarer til at øge ZT-faktoren. Den anden vanskelighed er knyttet til den første: materialer med de bedste ZT-faktorer er sammensat af dyre og ubehagelige elementer på Jorden (såsom Bi, Te, Pb eller Ge). Udformningen af nye, økonomisk levedygtige og rigelige materialer, der kan erstatte konventionelle materialer, der anvendes i de nuværende termoelektriske enheder, vil bane vejen for nye anvendelser. På trods af det reelle potentiale i visse forbindelser, herunder komplekse strukturer (Zintl, skutterudites, clathrates)[3] til mellemhøj til høj temperatur termoelektriske applikationer (100-1 000 °C), ZT-værdier, produktionsomkostninger eller skrøbeligheden og stabiliteten af nogle af disse materialer stadig hæmmer deres anvendelse i kommercielle apparater til industrien eller den brede offentlighed. Derfor er det vigtigt at udvikle nye, effektive og billige materialer. For nylig er der rapporteret iboende lave ledningsevner (tæt på et glas) i sulfider med komplekse krystallografiske strukturer, hvilket har ført til ZT-værdital tæt på enheden ved 400 °C [4.5]. Disse mineralske materialer er også billige, fordi de er sammensat af rigelige og ellers ikke-giftige elementer (Cu, Fe, Sn, S). I år fremhævede CRISMAT-forskere betydningen af densifikationsteknik (SPS, varmpresning osv.), der anvendes til fremstilling af industriel keramik. Densifikationsteknikken kan fremkalde (eller ikke) strukturelle fejl og ændre forbindelsernes varmeledningsevne. Der blev opnået en ZT-værdi på 0,9 ved 400 °C på forbindelsen Cu26V2Sn6S32, et materiale af mineralsk oprindelse (colusit) og reynthetiseret i laboratoriet. Dette arbejde blev offentliggjort i det højt anerkendte videnskabelige tidsskrift Journal of American Chemical Society [5]. I dag er dette materiale det bedste sulfidmateriale til applikationer mellem omgivende og 400 °C. Brug af dette materiale i termoelektriske enheder ville give mulighed for udbytter på ca. 10-15 %, hvilket kunne reducere dæmpningstiden for enhederne betydeligt. To videnskabelige/teknologiske barrierer skal imidlertid fjernes: 1) Kontroller densifikation af dette materiale i industrielle ovne og 2) Producere store prøver til fremstilling af termoelektriske moduler. (Danish)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    În vederea reducerii drastice a emisiilor de gaze cu efect de seră, sunt explorate treptat toate căile de producție a energiei „verzi sau reducerea consumului de energie”. Astfel, producerea de energie electrică din energia termică pierdută prin intermediul modulelor termoelectrice (efectul de beck) reprezintă o rută deosebit de promițătoare [1]. Această tehnologie are avantaje incontestabile în ceea ce privește fiabilitatea, întreținerea, absența vibrațiilor, ceea ce o face atractivă, de exemplu, pentru uzul autovehiculelor, al industriei sau al construcțiilor. Această fiabilitate este demonstrată de utilizarea generatoarelor termoelectrice radioizotopice în sondele de explorare îndepărtate ale NASA (Voyager, Cassini etc.) [2]. Cercetarea materialelor termoelectrice face parte din axele strategice ale RIS3 Energie și Materiale la nivel regional. În prezent, două bariere științifice/tehnologice reprezintă principalele handicapuri ale tehnologiei termoelectrice: eficiența dispozitivelor și abundența componentelor care alcătuiesc materialele termoelectrice. Performanța unui dispozitiv depinde direct de proprietățile de transport al materialului prin factorul de merit dimensional ZT (ZT = S2/(PK)*T) unde S este coeficientul Seebeck, P rezistivitatea electrică, K conductivitatea termică și T temperatura absolută). Optimizarea performanței unui dispozitiv echivalează cu creșterea factorului ZT. A doua dificultate este legată de prima: materialele cu cei mai buni factori ZT sunt compuse din elemente scumpe și neplăcute de pe Pământ (cum ar fi Bi, Te, Pb sau Ge). Proiectarea de materiale noi, viabile din punct de vedere economic și abundente care ar putea înlocui materialele convenționale utilizate în dispozitivele termoelectrice actuale ar deschide calea pentru noi aplicații. În ciuda potențialului real al unor compuși, inclusiv al structurilor complexe (Zintl, skutterudites, clatrați)[3] pentru aplicații termoelectrice cu temperatură medie-înaltă (100-1 000 °C), valorile ZT, costurile de producție sau fragilitatea și stabilitatea unora dintre aceste materiale încă împiedică utilizarea lor în dispozitive comerciale pentru industrie sau pentru publicul larg. Acesta este motivul pentru care este esențial să se dezvolte materiale noi, eficiente și necostisitoare. Recent, conductivitățile intrinsec scăzute (aproape de sticlă) au fost raportate în sulfide cu structuri cristalografice complexe, ceea ce a condus la valori de merit ZT apropiate de unitate la 400 °C [4,5]. Aceste materiale minerale sunt, de asemenea, ieftine, deoarece sunt compuse din elemente abundente și netoxice (Cu,Fe, Sn, S). Anul acesta, cercetătorii CRISMAT au subliniat importanța tehnicii de densificare (SPS, presare la cald etc.) utilizată pentru producerea ceramicii industriale. Tehnica de densificare poate induce (sau nu) defecte structurale și poate modifica conductivitatea termică a compușilor. S-a obținut o valoare ZT de 0,9 la 400 °C pe compusul Cu26V2Sn6S32, un material de origine minerală (coluzită) și sintetizat în laborator. Această lucrare a fost publicată în revista științifică recunoscută Journal of American Chemical Society [5]. Astăzi, acest material este cel mai bun material sulfurat pentru aplicații între mediul ambiant și 400 °C. Utilizarea acestui material în dispozitive termoelectrice ar permite randamente de aproximativ 10-15 %, ceea ce ar putea reduce semnificativ timpii de amortizare ai dispozitivelor. Cu toate acestea, trebuie eliminate două bariere științifice/tehnologice: 1) Controlați densificarea acestui material în cuptoare industriale și 2) Produceți eșantioane mari pentru fabricarea modulelor termoelectrice. (Romanian)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    I syfte att drastiskt minska utsläppen av växthusgaser utforskas gradvis alla energiproduktionsvägar ”gröna eller minskade energianvändningen”. Produktion av el från värme som gått förlorad med hjälp av termoelektriska moduler (sebeckeffekten) är således en särskilt lovande väg [1]. Denna teknik har obestridliga fördelar när det gäller tillförlitlighet, underhåll, avsaknad av vibrationer, vilket gör den attraktiv, till exempel för fordons-, industri- eller byggnadsändamål. Denna tillförlitlighet visas av användningen av radioisotopiska termoelektriska generatorer i NASA:s fjärrprospekteringssonder (Voyager, Cassini osv.) [2]. Forskning om termoelektriska material är en del av de strategiska axlarna för RIS3 Energi och material på regional nivå. I dag är två vetenskapliga/tekniska hinder de största nackdelarna med termoelektrisk teknik: effektiviteten hos enheterna och mängden av de komponenter som utgör de termoelektriska materialen. En anordnings prestanda beror direkt på materialets transportegenskaper genom ZT-dimensionens meritfaktor (ZT = S2/(PK)*T), där S är Seebeck-koefficienten, P den elektriska resistiviteten, K värmeledningsförmågan och T den absoluta temperaturen). Att optimera en enhets prestanda är detsamma som att öka ZT-faktorn. Den andra svårigheten är kopplad till den första: material med de bästa ZT-faktorerna består av dyra och obehagliga element på jorden (såsom Bi, Te, Pb eller Ge). Utformningen av nya, ekonomiskt bärkraftiga och rikliga material som kan ersätta konventionella material som används i nuvarande termoelektriska anordningar skulle bana väg för nya tillämpningar. Trots den verkliga potentialen hos vissa föreningar, däribland komplexa strukturer (Zintl, skutteruditer, klatrat)[3] för termoelektriska tillämpningar med medelhög till hög temperatur (100–1 000 °C), hindrar ZT-värden, produktionskostnader eller sårbarheten och stabiliteten hos vissa av dessa material fortfarande att de används i kommersiella anordningar för industrin eller allmänheten. Därför är det viktigt att utveckla nya, effektiva och billiga material. Nyligen har inneboende låga ledningar (nära ett glas) rapporterats i sulfider med komplexa kristallografiska strukturer, vilket har lett till att ZT förtjänar siffror nära enheten vid 400 °C [4.5]. Dessa mineraliska material är också billiga eftersom de består av rikliga och i övrigt giftfria element (Cu, Fe, Sn, S). I år betonade CRISMAT-forskare vikten av den förtätningsteknik (SPS, varmpressning etc.) som används för att producera industriell keramik. Förtätningstekniken kan framkalla (eller inte) strukturella defekter och ändra föreningarnas värmeledningsförmåga. Ett ZT-värde på 0,9 vid 400 °C erhölls på föreningen Cu26V2Sn6S32, ett material av mineraliskt ursprung (colusit) och återsynteiserades i laboratoriet. Detta arbete publicerades i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften Journal of American Chemical Society [5]. Idag är detta material det bästa sulfidmaterialet för applikationer mellan omgivningen och 400 °C. Att använda detta material i termoelektriska enheter skulle möjliggöra utbyten på cirka 10–15 % vilket avsevärt skulle kunna minska dämpningstiderna för enheterna. Två vetenskapliga och tekniska hinder måste dock undanröjas: 1) Styr förtätning av detta material i industriella ugnar och 2) producera stora prover för tillverkning av termoelektriska moduler. (Swedish)
    point in time
    11 August 2022
    0 references
    date of last update
    7 December 2023
    0 references

    Identifiers

    French Kohesio ID
    18P01415
    0 references
     
    Retrieved from "https://linkedopendata.eu/w/index.php?title=Item:Q3681372&oldid=43355509"