鐵系金屬氧化物摻雜對三氧化鎢陶瓷熱電性能影響5/5

 
熱電材料能作為熱電發電與製冷設備,而且無污染、噪音小,如果能將熱電發電發展起來,就能替代部分傳統的化石能源,既能解決能源危機又能減輕環境負擔,所以熱電材料是十分具有前景的一種材料。

热电发电装置

三氧化鎢(WO3)陶瓷雖然本身就具有熱電性能,但是我們希望通過摻雜的手段來改善WO3陶瓷的熱電性能,提高它的熱電轉換效率。選用具有較高電導率的鐵系氧化物氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈷(Co2O3)、氧化鎳(NiO)作為摻雜物質,製備出了Fe2O、Co2O3和NiO摻雜的WO3陶瓷,並對三者的微觀結構與熱電性能進行對比,得出了一下結論:(1)三種鐵系金屬氧化物分別在不同程度上提高了WO3陶瓷的電導率,因此三種摻雜WO3陶瓷功率因數都得到了不同程度的提升;(2)WO3陶瓷被三種鐵系金屬氧化物摻雜後,從微觀結構上都生成了第二相,分別為FeWO4、CoWO4、NiWO4,生成這些第二相的主要原因為摻雜物的摻雜濃度大於本身在WO3中的溶解度後稀釋出來的摻雜物與WO3發生了化學反應;(3)相比摻雜Fe2O和摻雜Co2O3的WO3陶瓷,摻雜NiO的WO3陶瓷的熱電性能最佳,尤其當NiO摻雜濃度為1.0mol%時,電導率提高最為明顯。(4)最後將摻雜NiO,摻雜濃度為1.0mol%的WO3陶瓷進行熱導率測試,並且根據之前實驗資料計算出ZT值,得出在高溫下具有良好的熱電性能這一結果,在一定條件下能適用於製備熱電發電器件。
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