Basé sur des matériaux de type liquide haute performance, des scientifiques de l'Institut de la céramique de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences et de la Northwestern University aux États-Unis ont fabriqué un Cu 2 Se/Yb 0,3 Co 4 Sb 12 module thermoélectrique avec huit Ni/Ti/Yb de type n 0,3 Co 4 Sb 12 jambes et huit p-type Ni/Mo/Cu 2 Se jambes.

Leur stratégie va au-delà de la conception normale des modules TE basés sur des matériaux TE traditionnels, réalisant ainsi une efficacité de conversion d'énergie élevée de 9,1 pour cent et une excellente stabilité de service. L'étude a été publiée dans Joule .

La conception habituelle des modules thermoélectriques basés sur des matériaux traditionnels n'a besoin que d'atteindre un rendement élevé ou une puissance élevée en optimisant la géométrie et les interfaces des jambes de matériaux. Cependant, les ions de type liquide présentent un nouveau défi et la stabilité de service doit être incluse dans la conception de modules thermoélectriques à base de matériaux de type liquide.

Pendant le service, la tension aux bornes des matériaux de type liquide ( V une ) est directement liée au rapport des aires de section des p- et n-jambes ( UNE p /UNE m ). Si le matériau de type liquide est de type p, le plus grand UNE p /UNE m conduira à une plus petite V une et par conséquent une meilleure stabilité en service.

Dans cette étude, les scientifiques ont développé deux types de modules TE basés sur des matériaux de type liquide. Ils ont choisi Cu 2 Se et Cu 1,97 S pour les jambes de type p et Yb sélectionné 0,3 Co 4 Sb 12 -skutterudite remplie pour les jambes de type n. Les résultats ont montré que le Cu 1,97 S/Yb 0,3 Co 4 Sb 12 Le module TE n'est pas stable pendant le service, tandis que le Cu 2 Se/Yb 0,3 Co 4 Sb 12 Le module TE est assez stable lorsque UNE p /UNE m est supérieur à quatre.

Une analyse numérique tridimensionnelle a montré qu'une efficacité élevée de conversion d'énergie nécessite que UNE p /UNE m être entre deux et huit. Ainsi, UNE p /UNE m des valeurs comprises entre quatre et huit sont nécessaires pour maximiser simultanément l'efficacité de conversion et obtenir une bonne stabilité.

Les scientifiques ont réalisé une efficacité de conversion d'énergie maximale de 9,1 pour cent pour le Cu 2 Se/Yb 0,3 Co 4 Sb 12 module thermoélectrique, une efficacité de conversion d'énergie record parmi les modules thermoélectriques à haute température. Le test de vieillissement à long terme a confirmé la bonne stabilité du module.

Cette stratégie peut également être utilisée pour concevoir de nouveaux modules TE basés sur d'autres matériaux de type liquide tels que Ag 9 Gaz 6 et Zn 4 Sb 3 .

La technologie thermoélectrique peut réaliser une conversion directe entre la chaleur et l'électricité. En raison des avantages de l'absence de bruit, pas de pièces mobiles, et haute fiabilité, il a attiré beaucoup d'attention en tant que moyen alternatif d'utiliser l'énergie de manière très efficace.