熱電材料NaCo-,2-O-,4-與其梯度材料、電極的制備及性能研究.pdf

1、隨著天然能源的日益減少，環(huán)境污染日趨嚴重，節(jié)約能源和清潔生產(chǎn)迫在眉睫。半導(dǎo)體熱電轉(zhuǎn)換裝置盡管目前轉(zhuǎn)換效率比較低，但因為具有結(jié)構(gòu)緊湊、沒有移動部件、工作無噪聲、使用壽命長、安全不失效、易于自動檢修、無污染等優(yōu)點，又成為研究熱點。熱電材料是通過材料的熱電效應(yīng)實現(xiàn)熱能和電能之間的轉(zhuǎn)換的一種功能材料。作為熱電發(fā)電器的核心部分的熱電材料自然成為研究的重點。 本文首先對熱電效應(yīng)、熱電材料的發(fā)展歷史、熱電材料的研究進展等作了較詳盡的綜述。

2、 本文以NaCo<,2>O<,4>為研究對象，以分析純Co(NO<,3>)<,2>·6H<,2>O<,3>，NaNO<,3>、檸檬酸為原料，采用檸檬酸溶膠-凝膠法(Sol-gel)制備NaCO<,2>O<,4>前驅(qū)粉體，然后用熱壓燒結(jié)法成功制備出NaCo<,2>O<,4>塊體材料。通過XRD、SEM等對所制樣品的物相組成、顯微組織進行了分析；通過測試分析了樣品的電阻率、Seebeck系數(shù)和功率因子。分析燒結(jié)工藝對材料熱電性能的影響，

3、確定了較合適的工藝參數(shù)為：800℃的燒結(jié)溫度，2．4MPa的成型壓力，保溫時間40分鐘。同樣用熱壓燒結(jié)的方法制備了NaCO<,2>O<,4>電極，實驗證明此工藝是可行的。 為了制備性能優(yōu)良的塊體材料，設(shè)計制備了熱壓燒結(jié)裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、實用、可靠，可實現(xiàn)功率無級連續(xù)可控，溫度控制準確等優(yōu)點。經(jīng)近一年的反復(fù)實際應(yīng)用檢驗，結(jié)果表明是一個可靠實用的裝置。 以Ag，La作為摻雜元素，研究了所制樣品的顯微組織和熱電性能等，

4、結(jié)果顯示：摻雜對樣品的熱電性能有較大影響，這兩種摻雜劑都能不同程度地改善材料的熱電性能，且摻雜量不是越大越好，而是表現(xiàn)出最佳摻雜量。實驗結(jié)果表示：摻Ag比摻La對熱電性能的提高更為顯著，最佳的摻雜濃度為x=0.10。 為了提高熱電發(fā)電器件的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，最后用熱壓燒結(jié)的方法制備了NaCO<,2>O<,4>/Ca<,3>CO<,4>O<,9>梯度材料，確定燒結(jié)最佳工藝參數(shù)為800℃的燒結(jié)溫度，2.4MPa的成型壓力，保溫時間