termoelektrik

Termoelektrik ürettiği elektrik olan , termoelektrik etki , bir fiziksel bir fenomen bağlandığı akış bazı malzemeler içinde mevcut ısı için oradan elektrik akımları olan çalışır. Bu etki, çoğu termometri , ardından soğutma ( örneğin: Peltier modülü ) ve son olarak, çok marjinal olarak elektrik üretimi (" termopil " veya "calopile" ile) olan uygulamaların temelidir.

Bu keşfetti ve sırasında anlaşıldı XIX inci çalışmalarıyla yüzyılın Seebeck , Peltier veya Rab Kelvin .

Bir termoelektrik malzeme dönüştüren ısı içine elektrik ya da yerini değiştirmesi ısı enerjisi bir uygulanmasıyla elektrik akımı . 1950'ler ve 1960'larda ilginç termoelektrik özelliklere sahip çok sayıda malzeme keşfedildi.Bu özellikle ticari Peltier modüllerinde kullanılan bizmut tellür (Bi 2 Te 3 ) veya uzaya güç sağlamak için kullanılan silikon - germanyum alaşımları (SiGe) için geçerlidir. sondalar içinde radyoizotop termoelektrik jeneratörler .

Termometre içinde termoelektrik kullanımı başından beri büyük bir başarı olduğunu XX inci yüzyıl ve calopile karşı 2000'ler onun olarak çıkmaya uğraşan beri taşınabilir soğutma verimi 2005 yılında çok hedefli kullanımlara sınırlandırır düşüktür ve maliyeti yüksek, (termopil veya calopile için henüz bir niş pazar yoktur), ancak bu disiplinde bilimsel araştırmalar devam etmektedir.

Tarihsel yönler

keşifler

1821'de Alman fizikçi Thomas Johann Seebeck bir termoelektrik etki keşfetti. Metal bir iğnenin, uçlarındaki bağlantılarla birbirine bağlanan farklı tipteki iki iletken arasına yerleştirildiğinde ve bir termal gradiyene maruz bırakıldığında saptığını fark etti (bkz. Seebeck etkisi ). Gözlemlerini, manyetik alan ve iki bağlantı arasındaki sıcaklık farkı arasında bir bağlantı varsayarak yorumlar ve çok sayıda çift için iğnenin sapma yönünü belirler. Dünyanın manyetik alanının kökeni için bir açıklama bulduğunu düşünüyor . Gerçekte, gözlenen etki elektriksel kökenlidir: bir sıcaklık farkına maruz kalan iki malzemenin birleşme noktasında bir potansiyel farkı ortaya çıkar. Seebeck etkisinin en iyi bilinen kullanımı, termokupllar kullanılarak sıcaklık ölçümüdür .

1834'te Cenevre merkezli bir Fransız saatçi ve mucit olan Jean-Charles Peltier , ikinci termoelektrik etkiyi keşfetti: bir elektrik akımına maruz kalan farklı nitelikteki iki malzemenin birleşme yerlerinde bir sıcaklık farkı ortaya çıkıyor (bkz. Peltier Etkisi ).

1838'de Alman-Baltık fizikçisi Heinrich Lenz , akımın yönüne bağlı olarak bir termoelektrik kavşakta ısının emildiğini veya serbest bırakıldığını gösterir.

1851'de İngiliz fizikçi Lord Kelvin , Seebeck ve Peltier etkilerinin bağlantılı olduğunu gösterdi: termal bir eğime maruz kalan ve bir elektrik akımının geçtiği bir malzeme, dış ortamla ısı alışverişi yapar. Tersine, bir ısı akışı tarafından geçen bir malzeme tarafından bir elektrik akımı üretilir. Ayrı ayrı ele alınan Seebeck ve Peltier etkileri ile Thomson etkisi arasındaki temel fark, tek bir malzeme için ikincisinin varlığı ve bir bağlantının yararsızlığıdır (bkz. Thomson Etkisi ).

1909'da Alman termodinamikçi Edmund Altenkirch, Seebeck etkisinden yararlanan bir termoelektrik jeneratörün enerji verimliliğini ilk kez doğru bir şekilde hesapladı.

1950'de Rus araştırmacı Abram Ioffé , Seebeck etkisi üzerinde termoelektrik için yeni perspektifler açan yarı iletkenlerin termoelektrik özelliklerini keşfetti.

Konuya olan ilginin yeniden doğuşu

1960 yılından bu yana, termoelektrikte bilimsel araştırmalar önemsiz hale geldi ve dünyadaki hiçbir okul artık bu disiplini öğretmezken , INPI'de hala sadece birkaç çok nadir patent başvurusu yapılıyor. İlk petrol krizi 1973 bu durumu değiştirmedi.

Ancak Amerika Birleşik Devletleri'nde NASA , uzay sektörü için bazı termopiller üretiyor , Fransa'da ise üç küçük kuruluş hala termoelektrikle uğraşıyor, yani:

araştırma merkezi CIT-Alcatel firması içinde Bruyères-le-Châtel için gelişmekte uygulamalardır Profesörler Marchand ve Alais hizmetinde, bizmut tellür alüminyum ve özellikle Katkılı Bulova seyretmek “thermatron” yanı daha için uzay endüstrisi ;
Nancy de Ecole des mayınlar bizmut telluride dayanan "Bridgman" üreten Profesör Hubert Scherrer hizmetinde alüminyumla takviye ve kim bu alan içinde doktora öğrencileri eğitiyor ;
Saint-Cloud'daki Val d'Or kliniğinin bir bölümü olan SEIRMI şirketi, kardiyolog Jacques Mugica, kardiyolog Christian Cabrol ve termodinamikçi Hubert Juillet tarafından kurulmuştur ve calopile ile donatılmış bir kalp pili geliştirildiğinde . H. Juillet daha sonra bu "calopile" adını verecek, daha sonra farklı kuruluşlar tarafından alınarak nihayet Fransızca konuşulan ülkelerde genel bir ad haline gelecek.

1978'de Fransız termodinamikçi Hubert Juillet "nano-termoelektrikliği" icat etti ve ilk "elektriksel olarak iletken diziyi" üretti .

1992 civarında, bilimsel yayınların sayısında önemli bir artış oldu ve bunu birkaç yıl sonra termoelektrik alanındaki buluşlar için özellikle INPI'ye yapılan patent başvurularında bir artış izledi , 1996'dan önce bir ila ikiye karşı 2005'te birkaç yüz talebi temsil etme noktasına .

1993 yılında LD Hicks ve Mildred Dresselhaus , çok küçük boyutlu yapıların termoelektrik jeneratörlerin enerji verimliliğini artıracağını ve böylece termoelektrik ilgisini artıracağını gösterdi.

2000'li yıllarda, dünyanın en prestijli okulları da dahil olmak üzere, termoelektrik yeniden öğretildi. Bu yenilenen ilgi için kanıtlanmış bir açıklama yok, ancak diğer yandan, dosyalanan patent sayısını ve tamamlanan doktora sayısını düşünürsek, bu rönesansın Fransa'da iyi başladığını biliyoruz .

termoelektrik etkiler

Termoelektrik etkiler, bir metal veya yarı iletkende elektrik akımlarının ve ısının aynı anda bulunmasıyla ilgilidir . Bu fenomenleri yöneten yasalara denge dışı termodinamik kullanılarak erişilebilir .

Yük taşıyıcıların ( elektron , iyon , delik ) yoğunluğunun düzgün ve ortamın izotropik olduğu varsayılacaktır . Elektrokimyasal potansiyelin ifadesini hatırlıyoruz :

{\ displaystyle {\ tilde {\ mu}} = \ mu (T) + q \, \ phi}

veya

$\ mü$ bir kimyasal potansiyel (J m -3 ),
$T$ sıcaklık ( K ),
$q$ yüklerin hacim yoğunluğu (C m -3 ),
$\ fi$ elektrik potansiyeli ( V ).

Bu ifadeyi türeterek şu gelir:

{\ displaystyle \ nabla {\ tilde {\ mu}} = \ nabla \ mu -q \, \ mathbf {E}}

elektrik alanı nerede (V m -1 ). ${\ displaystyle \ matematik {E} = - \ nabla \ phi}$

Elektrik yükleri taşıyan malzemenin ve ilgili enerjinin taşınmasıyla ilgileniyoruz. Yük taşıyıcıların taşınması bir Brownian süreci tarafından yönetilir . Parçacıkların ve ısının akışları bu nedenle yayılımlı tiptedir. Karşılık gelen yakınlıklarla doğrusal olarak ilişkilidirler , sırasıyla ve , ile: ${\ displaystyle \ matematik {J} _ {P}}$ ${\ displaystyle \ matematik {J} _ {Q}}$ ${\ displaystyle - {\ frac {1} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}}}$ ${\ displaystyle \ nabla \ sol ({\ frac {1} {T}} \ sağ)}$

{\ displaystyle {\ başlangıç ​​{dizi} {lcl} \ mathbf {J} _ {P} & = & - {\ frac {L_ {PP}} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} + L_ {PQ} \ nabla \ sol ({\ frac {1} {T}} \ sağ) \\ [0.6em] \ mathbf {J} _ {Q} & = & - {\ frac {L_ {QP}} { T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} + L_ {QQ} \ nabla \ sol ({\ frac {1} {T}} \ sağ) \ bitiş {dizi}}}

Onsager karşılıklı ilişkiler yazımına izin . Katsayıları şu şekilde tanımlarız : ${\ görüntü stili L_ {QP} = - L_ {PQ}}$ ${\ displaystyle L_ {PP}, \, L_ {PQ}, \, L_ {QQ}}$

Ohm kanunu

Tek tip bir sıcaklık için . Elektrik akımı yoğunluğu:

{\ displaystyle \ nabla \ mu = 0}

{\ displaystyle \ mathbf {J} = q \ mathbf {J} _ {P} = - q {\ frac {L_ {PP}} {T}} \ nabla {\ tilde {\ mu}} = {\ frac { q ^ {2}} {T}} L_ {PP} \ matematik {E}}

Elektrik iletkenliğini tanımlarız

{\ displaystyle \ sigma = {\ frac {q ^ {2}} {T}} L_ {PP}}

Fourier yasası , Seebeck katsayısı

Açık bir elektrik devresinde sıfırdır. İlk denklem şunları verir:

{\ görüntü stili J, \, J_ {P}, \, E}

{\ displaystyle \ nabla \ mu = - {\ frac {L_ {PQ}} {L_ {PP}}} {\ frac {\ nabla T} {T}}}

Sıcaklık gradyanı, Seebeck etkisinden sorumlu bir kimyasal potansiyel gradyanının kökenindedir . Bu ifade Seebeck katsayısının olduğu yere yazılabilir .

{\ displaystyle {\ frac {\ nabla \ mu} {q}} = - \ eta \ nabla T}

{\ displaystyle \ eta = {\ frac {1} {qT}} {\ frac {L_ {PQ}} {L_ {PP}}}}

İkinci denklemde erteleyerek, şu gelir:

{\ displaystyle \ mathbf {J} _ {Q} = - {\ frac {L_ {PP} L_ {QQ} + L_ {PQ} ^ {2}} {T ^ {2} L_ {PP}}} \ nabla T}

Termal iletkenliği tanımlarız :

{\ displaystyle \ lambda = {\ frac {L_ {PP} L_ {QQ} + L_ {PQ} ^ {2}} {T ^ {2} L_ {PP}}}}

Peltier etkisi

Daima sabit sıcaklıkta bir elektrik yoğunluğuna bir ısı akışı eşlik eder , burada Peltier katsayısı bulunur. Yukarıdaki denklemlerle karşılaştırarak şunu görüyoruz:

{\ displaystyle \ matematik {J} = q \ matematik {J} _ {P}}

{\ displaystyle \ matematik {J} _ {Q} = \ pi \ matematik {J}}

\ pi

{\ displaystyle \ pi = {\ frac {1} {q}} {\ frac {L_ {QP}} {L_ {PP}}} = T \ eta}

Peltier ve Seebeck katsayıları arasındaki bu bağıntı Kelvin'in ikinci bağıntısıdır .

Thomson etkisi

Bir akımın geçtiği bir malzemede bir sıcaklık gradyanı mevcut olduğunda, enerji akışı:

{\ displaystyle \ mathbf {J} _ {E} = \ mathbf {J} _ {Q} + {\ tilde {\ mu}} \, \ mathbf {J} _ {P} = - \ lambda \ nabla T + ( {\ tilde {\ mu}} \, + \ eta \, q \, T) \, \ mathbf {J} _ {P}}

Çıkış gücü:

{\ displaystyle {\ frac {dQ} {dt}} = - \ nabla \ cdot \ matbf {J} _ {E} = \ nabla \ cdot (\ lambda \ nabla T) - \ mathbf {J} _ {P} \ nabla \ cdot ({\ tilde {\ mu}} \, + \ eta \, q \, T)}

Elektrokimyasal potansiyelin gradyanı ile Peltier ve Seebeck etkileri ve Ohm kanunu ile ilgili bölümlerde bulunan ilişkilerden yola çıkarak, elektrokimyasal potansiyelin gradyanını ifade edebiliriz:

{\ displaystyle \ nabla {\ tilde {\ mu}} = - \ eta \, q \, \ nabla T - {\ frac {q ^ {2}} {\ sigma}} \ mathbf {J} _ {P} }

dır-dir :

{\ displaystyle {\ frac {dQ} {dt}} = \ nabla \ cdot (\ lambda \ nabla T) -T \, {\ frac {\ kısmi \ eta} {\ kısmi T}} \, \ mathbf {J } \ cdot \ nabla T + {\ frac {1} {\ sigma}} \ matematik {J} ^ {2}}

- ilk terim, iletimle açığa çıkan güçtür, - Joule etkisinin serbest bıraktığı üçüncü güç, - ikincisi Thomson etkisine karşılık gelir.

{\ displaystyle \ sol. {\ frac {dQ} {dt}} \ sağ | _ {Th} = - \ alpha \ mathbf {J} \ cdot \ nabla T}

Yukarıdaki ilişkilerden Thomson katsayısını Peltier ve Seebeck katsayılarıyla şu şekilde ilişkilendirebiliriz:

{\ displaystyle \ alpha = {\ frac {\ kısmi \ pi} {\ kısmi T}} - \ eta}

Bu ifade Kelvin'in ilk ilişkisini oluşturur.

Termoelektrik etki ile enerji dönüşümü

Soğutma veya termoelektrik etki ile elektrik üretimi için, elektriksel olarak bağlı "çiftlerden" bir "modül" oluşur. Her bir çift malzeme oluşur yarı iletken tipi p (S> 0) ve yarı iletken bir malzemeden bir tür , n (S <0). Bu iki malzeme, termoelektrik gücünün sıfır olduğu varsayılan iletken bir malzeme ile birleştirilir. Çiftin iki dalı ( p ve n ) ve modülü oluşturan diğer tüm çiftler elektriksel olarak seri ve termal olarak paralel bağlanır (sağdaki şemaya bakın). Bu düzenleme, modülden geçen ısı akışını ve elektrik direncini optimize etmeyi mümkün kılar . Basitlik adına, aşağıda, sabit kesitli iki malzemeden oluşan tek bir çift üzerinde akıl yürüteceğiz.

Sağdaki şekil, termoelektrik soğutma için kullanılan bir pn çiftinin blok şemasını göstermektedir. Elektrik akımı, yük taşıyıcıları (elektronlar ve delikler) çiftin iki kolunda soğuk kaynaktan sıcak kaynağa ( termodinamik anlamda ) hareket edecek şekilde uygulanır . Bunu yaparken , soğuk kaynaktan sıcak kaynağa entropi transferine ve dolayısıyla termal iletiminkine karşı koyacak bir termal akışa katkıda bulunurlar .

Seçilen malzemeler iyi termoelektrik özelliklere sahipse (önemli parametrelerin neler olduğunu daha sonra göreceğiz), yük taşıyıcıların hareketinin yarattığı bu ısı akısı, termal iletkenlikten daha büyük olacaktır. Bu nedenle sistem, soğuk kaynaktan sıcak kaynağa ısının tahliyesine izin verecek ve daha sonra bir buzdolabı görevi görecektir.

Elektrik üretimi durumunda, yük taşıyıcıların yer değiştirmesine ve dolayısıyla bir elektrik akımının ortaya çıkmasına neden olan ısı akışıdır.

Enerji verimliliği, verim ve önemli parametreler

Enerji verimliliği mi, enerji verimliliği mi?

Alıcı bir termal makine (yani, işi ısıya dönüştüren bir makine) için enerji verimliliği , "yararlı" ısının alınan işe oranıdır. Bir motorlu makine için bunun tam tersi olduğu açıktır.

Bir Carnot çevrimi için bu verimlerin maksimum değerlerine ulaşılır :

Bir soğutma alıcı makine için: ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {f}} {T_ {c} -T_ {f}}}}$
Bir ısı alıcı makine (ısı pompası) için: ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {c}} {T_ {c} -T_ {f}}}}$
Motorlu makine için: ${\ displaystyle e_ {Carnot} = {\ frac {T_ {c} -T_ {f}} {T_ {c}}}}$

Verim termal makinesinin enerji verimliliği ve aynı koşullar altında Carnot enerji verimliliği arasındaki oran olarak tanımlanır. Bu miktar, makinenin verimliliğindeki proses tersinmezliklerinin ağırlığını belirler. Tersinmezliğin olmaması, maksimum verim 1'e karşılık gelir.

Bir alıcı makinenin veriminin mutlaka 1'den az olmadığı, verimin her zaman 0 ile 1 arasında olduğu belirtilecektir.

Bir termoelektrik sistemin enerji verimliliğinin hesaplanması

Bir termoelektrik sistemin enerji verimliliği, malzemedeki ısı akışı ile elektrik akımı arasındaki ilişki belirlenerek hesaplanır. Yukarıda tanımlanan ilişkilerin kullanılmasını gerektirir.

Aşağıdaki örnek, soğutma durumunda enerji verimliliğinin hesaplanmasını göstermektedir (elektrik üretimi benzer bir mantıkla gerçekleştirilebilir).

Öyleyse önceki şemaya geri dönelim. Çiftin iki kolunun her birinde, Peltier etkisi tarafından üretilen ısı akışı, termal iletkenliğe karşı çıkar. Toplam akışlar bu nedenle p dalında ve n dalındadır :

{\ displaystyle Q_ {p} = \ eta _ {p} JT- \ lambda _ {p} A_ {p} {\ frac {dT} {dx}} \,}

ve (yerel Fourier yasası ile elde edilir)

{\ displaystyle Q_ {n} = - \ eta _ {n} JT- \ lambda _ {n} A_ {n} {\ frac {dT} {dx}} \,}

x ile uzaysal koordinat (şemaya bakın), λ p ve λ n malzemelerin termal iletkenlikleri ve A p ve A n bölümleri.

Bu nedenle ısı, soğuk kaynaktan Q f akışıyla çıkarılır :

{\ displaystyle Q_ {f} = (Q_ {n} + Q_ {p}) _ {| x = 0} \,}

Aynı zamanda, iki koldan akan akım , dalların birim uzunluğu başına Joule etkisi J 2 / (σA) tarafından ısı yaratılmasının kökenindedir . Thomson katsayısının sıfır olduğunu varsayarsak (bu, η'nın sıcaklıktan bağımsız olduğu varsayılır, bkz. Thomson ilişkisi), sistemdeki enerjinin korunumu her iki dalda da yazılır:

{\ displaystyle - \ lambda _ {p} A_ {p} {\ frac {d ^ {2} T} {dx ^ {2}}} = {\ frac {J ^ {2}} {\ sigma _ {p } A_ {p}}} \,}

{\ displaystyle - \ lambda _ {n} A_ {n} {\ frac {d ^ {2} T} {dx ^ {2}}} = {\ frac {J ^ {2}} {\ sigma _ {n }Yıl}}}\,}

Sınır koşulları, T = göz önüne alındığında f , x = 0 ve T = T, c , x = l'de p veya x = l , n L ile p ve l , n dalları uzunlukları p ve n , T f ve T C sıcak hava ve soğuk kaynaklar, Q f yazılır:

{\ displaystyle Q_ {f} = (\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {f} -K \ üçgen \ matematik {T} - {\ frac {1} {2}} J ^ { 2} R \,}

K ve R ile çiftin dallarının toplam ısıl iletkenliği ve elektrik direnci :

{\ displaystyle K = {\ frac {\ lambda _ {p} A_ {p}} {l_ {p}}} + {\ frac {\ lambda _ {n} A_ {n}} {l_ {n}}} \,}

{\ displaystyle R = {\ frac {l_ {p}} {\ sigma _ {p} A_ {p}}} + {\ frac {l_ {n}} {\ sigma _ {n} A_ {n}}} \,}

Elektrik tork tekabül sağlanan B Joule etkisi ve yani Seebeck etkisi:

{\ displaystyle W = J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ üçgen \ matematik {T} + JR] \,}

Termoelektrik soğutma sisteminin enerji verimliliği, soğuk kaynaktan çekilen ısının, harcanan elektrik gücüne oranına karşılık gelir, yani:

{\ displaystyle e = {\ frac {Q_ {f}} {W}} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {f} -K \ üçgen \ matematik {T } - {\ frac {1} {2}} RJ ^ {2}} {J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ üçgen \ matematik {T} + JR]}} \, }

Belirli bir sıcaklık farkı ΔT için, enerji verimliliği uygulanan elektrik akımına bağlıdır . Akımın iki özel değeri, enerji verimliliğini e veya soğuk kaynak Q_f'den çıkarılan ısıyı en üst düzeye çıkarmayı mümkün kılar.

Benzer bir mantıkla, elektrik üretiminde kullanılan bir p - n çiftinin verimliliği, r yük direncinde iletilen faydalı elektrik gücünün malzemeden geçen ısı akışına oranı ile verilecektir :

{\ displaystyle e = {\ frac {P_ {u}} {Q_ {c}}} = {\ frac {J [(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) \ üçgen \ matematik {T} -JR]} {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) JT_ {c} + K \ üçgen \ matematik {T} - {\ frac {1} {2}} RJ ^ {2}} } \,}

Burada yine, iki belirli J değeri, sistem tarafından sağlanan enerji verimliliğini veya elektrik gücünü en üst düzeye çıkarır.

Belirli koşullar altında maksimum enerji verimliliği 10'dan büyük değerlere ulaşabilir: bir chiller olarak çalıştırma için bu, soğuk yüze pompalanan gücün tüketilen elektrik gücünden 10 kat daha fazla olduğu anlamına gelir. Yine de bu değerler, aynı koşullar altında teorik Carnot çevriminden çok daha düşüktür: bir termoelektrik sistemin verimliliği genellikle %10'dan daha azdır veya %10 civarındadır, oysa kompresörlü buzdolabı gibi mekanik bir sistemin verimi vardır. %40 mertebesinde.

İyi enerji verimliliği elde etmek için önemli parametreler

Bu iki verimliliği maksimize ederek, sadece sıcaklık T bağımlı olduğunu gösterebilir f ve T, C ve ilgili boyutsuz miktar Z pn T M “olarak adlandırılan liyakat rakamı (T” M sistemi, T ortalama sıcaklık, M = (T f + T c ) / 2) ifadesi şu şekildedir:

{\ displaystyle Z_ {pn} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) ^ {2}} {RK}} \,}

Bir çift için Z pn'nin malzemeye özgü bir miktar olmadığını, ancak modülün dallarının R ve K ( elektriksel direnç ve termal iletkenlik ) yoluyla göreceli boyutlarına bağlı olduğuna dikkat edin . Sistemin enerji verimliliği (elektrik üretiminde olduğu gibi soğutmada) ve dolayısıyla verimlilik, Z pn olduğunda maksimumdur , dolayısıyla R · K çarpımı minimum olduğunda, bu şu durumlarda doğrulanır:

{\ displaystyle {\ frac {l_ {n} A_ {p}} {l_ {p} A_ {n}}} = \ sol ({\ frac {\ sigma _ {n} \ lambda _ {n}} {\ sigma _ {p} \ lambda _ {p}}} \ sağ) ^ {2} \,}

Z pn liyakat faktörü daha sonra sadece malzemelere özgü parametrelerin bir fonksiyonu haline gelir:

{\ displaystyle Z_ {pn} = {\ frac {(\ eta _ {p} - \ eta _ {n}) ^ {2}} {({\ sqrt {\ lambda _ {p} / \ sigma _ {p) }}} + {\ sqrt {\ lambda _ {n} / \ sigma _ {n}}}) ^ {2}}} \,}

Bu nedenle maksimum verim elde etmek için, torku oluşturan malzemelerin Z pn ' yi maksimize edecek şekilde seçilmesi tavsiye edilir . Malzemelerin bu optimizasyonu, liyakat rakamlarını en üst düzeye çıkarmak için elektriksel ve termal taşıma özelliklerinin optimizasyonundan geçer (λ, termal iletkenlik ve ρ elektriksel özdirençtir):

{\ displaystyle ZT = {\ frac {\ eta ^ {2} T} {\ rho \ lambda}} \,}

İyi bir termoelektrik malzeme bu nedenle aynı anda yüksek bir Seebeck katsayısına , iyi elektriksel iletkenliğe (yani düşük elektrik direncine) ve düşük termal iletkenliğe sahip olacaktır .

Karşıdaki şekil, bir termoelektrik sistemin verimliliğinin ideal koşullar altında ZT liyakat rakamının bir fonksiyonu olarak gelişimini göstermektedir.

Örneğin, ZT = 1 ise ve sıcaklık farkı 300 °C ise verim %8 olacaktır, yani malzemeden geçen ısının elektriğe dönüştürüldüğü duruma (elektrik üretimi veya soğutma) bağlı olarak 8'e tekabül edecektir. soğutma ile ekstre maksimum teorik olarak elde edilebilecek güç ya da ısı% 8% tekabül eder teorik ekstrakte güç .

Pratikte kullanılan çoğu sıcaklıkta ve özellikle güç üretimi için kullanılan sıcaklıklarda, en iyi p-tipi ve n-tipi malzemelerin termoelektrik özellikleri benzerdir. Bu durumda, çiftin liyakat faktörü, bireysel liyakat faktörlerinin ortalamasına yakındır.

Termoelektrik Modüller

geometrik optimizasyon

Bir modülü oluşturan birkaç termoelektrik malzemenin dönüşüm özelliklerinin yalnızca içsel olmadığını gördük: bunlar aynı zamanda elektrik direncinin R ve iletkenliğin üzerinde olduğu sistemin geometrisine (modülün dallarının uzunluğu ve kesiti) bağlıdır. dalların termal K'sine bağlıdır . Aslında, bir termal gradyanın korunabilmesi için K'nin yeterince düşük olması gereklidir . Benzer şekilde, R elektrik gücü ile elektrik potansiyelindeki fark arasında mümkün olan en iyi uzlaşmayı sağlayacak şekilde seçilmelidir . Modülü oluşturan malzemeler seçildikten sonra (ZT liyakat rakamı sayesinde), bu nedenle, maksimum enerji verimliliğini, elektrik gücünü veya uygulamaya bağlı olarak çıkarılan ısıyı elde edebilmek için sistemin geometrisini optimize etmek gerekir . modül.

Parçalı modüller

Termoelektrik dönüşüm modüllerinde kullanılan malzemeler genellikle sadece dar bir sıcaklık aralığında etkilidir. Bu nedenle, Voyager sondasına güç sağlamak için kullanılan SiGe alaşımı , yalnızca yaklaşık 1000 K'nin üzerindeki sıcaklıklarda etkilidir. Bu nedenle, sıcaklık gradyanının çok büyük olduğu uygulamalar için , her dalda her biri en etkili olduğu sıcaklık aralığında birkaç termoelektrik malzeme kullanmak avantajlı olabilir . Buna parçalı termoelektrik modül denir .

Karşıdaki şekil, parçalı bir termoelektrik modül kavramını göstermektedir. Burada çok önemli bir sıcaklık gradyanına sahibiz ( sıcak bölge ile soğuk bölge arasındaki 700 K fark) ve tüm sıcaklık aralığında bilinen hiçbir malzeme etkili değil. Çiftin iki kolunun her biri bu nedenle birkaç malzemeden oluşur (burada iki dal n için ve üç dal p için ). Bu malzemelerin her birinin uzunluğu, en etkili olduğu sıcaklık aralığında kullanılacak şekilde seçilir. Bu nedenle böyle bir modül, her bir dalın tek bir malzemeden yapılmasından önemli ölçüde daha yüksek olan enerji verimliliği, elektrik gücü veya çıkarılan ısı elde etmeyi mümkün kılacaktır . Böylece laboratuvarda bu tip modül ile elde edilen en iyi dönüşüm verimi şu anda %15 civarındadır (yani malzemeden geçen ısının %15'i elektrik enerjisine dönüştürülür). Bununla birlikte, parçalı modüller "tek" modüllerden çok daha pahalıdır, bu da onları maliyetin belirleyici faktör olmadığı uygulamalarla sınırlandırır.

Termoelektrik malzemeler

Mevcut cihazlarda kullanılan malzemeler

Düşük sıcaklık

En yaygın olarak, düşük sıcaklıklarda (150-200 kullanılan termoelektrik malzeme K ), Bi temelinde oluşturulmuştur 1-x Sb x (alaşım bizmut ve antimonun ) ve ne yazık ki, sadece türü iyi bir termoelektrik özelliklere sahip olan N (elektronlar tarafından iletim) herhangi bir malzeme bu sıcaklık aralığında p tipi etkili olduğu sistemin dönüşüm verimliliğini kısıtladığı (bir termoelektrik dönüştürme sistemi oluşur unutmayın hem dal p ve n ). İlginç bir şekilde, özellikleri nispeten ortalama (ZT ~ 0.6) iken, bir manyetik alan uygulaması, daha sonra birliği aşan liyakat rakamını ikiye katlamayı mümkün kılar. Bu malzeme bu nedenle genellikle kalıcı bir mıknatısla birlikte kullanılır .

Çevredeki oda sıcaklığı

2003 yılında en çok çalışılan malzeme bizmut (III) Bi 2 Te 3 tellüriddir ( bizmut ve tellür alaşımı ). Termoelektrik soğutma cihazlarının çoğu dahil oda sıcaklığına yakın çalışan tüm cihazlarda kullanılır. Aynı kristal yapıya sahip Sb 2 Te 3 ( antimon ve tellür alaşımı) ile alaşım yapıldığında en iyi performans elde edilir . Hem p- tipi hem de n- tipi numuneler , kompozisyondaki küçük varyasyonlarla stokiyometriye yakın olarak elde edilebilir . Her iki durumda da, ZT liyakat rakamının 1'e yakın değerleri, ortam sıcaklığı civarında elde edilir. ZT'nin bu iyi değerleri, kısmen en iyi malzemelerde 1 W m -1 K -1'e yakın çok düşük termal iletkenlik λ sayesinde elde edilir .

ara sıcaklıklar

Orta sıcaklıkta ( yaklaşık 550−750 K ) kullanım için en yaygın kullanılan malzeme kurşun tellür PbTe ve alaşımları (PbSn) Te'dir ( kurşun-kalay tellür ). İki bileşik PbTe ve SnTe , boşluğu ( yarı iletkenin yasak bandı ) istenen değere optimize etmeyi mümkün kılan eksiksiz bir katı çözüm oluşturabilir . Elde edilen en iyi malzemeler, 700 K civarında birliğe yakın değer değerlerine sahiptir . Ancak bu değerler sadece n tipi malzemelerde elde edilmektedir . Bu nedenle PbTe, 2003'te kendi başına bir termoelementin iki dalını oluşturamaz. Bu nedenle p dalı genellikle TAGS tipi bir malzemeden oluşur ( telüryum - antimon - germanyum - gümüş için ), bu da sadece p tipinde 700 K'da birlikten daha büyük liyakat faktörlerinin elde edilmesini mümkün kılar . Nedenle her iki kullanılabilen yeni bir materyal geliştirilmesi önemli görünen p- tip ve n- tip , bu sıcaklık aralığındadır. İki dal için aynı tip malzemeyi kullanmak endüstriyel olarak gerçekten daha kolaydır (ve bu aynı zamanda oldukça zehirli tellürü ortadan kaldırmayı da mümkün kılacaktır).

Yüksek sıcaklıklar

Alaşımları silikon germanyum , yüksek sıcaklıklarda iyi bir termik özelliklere sahip (yukarıda 1000 K ) ve uzamsal olarak elektrik üretimi için özellikle kullanılır. Voyager sondasının güç kaynağı için kullanılanlar özellikle bu tip alaşımlardır.

Termoelektrik malzemelerin optimizasyonu

ZT = (S 2 T) / (ρλ) liyakat rakamının ifadesi tek başına bir termoelektrik malzemenin taşıma özelliklerini optimize etmenin zorluğunu özetler. Sezgisel olarak, bir malzemenin aynı anda iyi elektriksel iletkenliğe ve yalıtkanların özelliği olan zayıf termal iletkenliğe sahip olması zor görünüyor. İdeal olarak, iyi bir termoelektrik malzeme bu nedenle hem bir metalin elektriksel iletkenliğine hem de bir camın termal iletkenliğine sahip olmalıdır !

Şeklin payı ZT, S 2 σ (σ elektriksel iletkenliktir , elektrik özdirencinin tersi : σ = 1 / ρ) güç faktörü olarak adlandırılır. Termoelektrik etki ile elektrik üretiminde, güç faktörü ne kadar büyük olursa, faydalı güç o kadar büyük olacaktır. Seebeck katsayısı ve elektriksel iletkenlik birbirinden bağımsız değildir ve yük taşıyıcıların konsantrasyonu ile ters yönde değişir (elektronların veya deliklerin konsantrasyonu, bkz. yarı iletken ): en iyi termoelektrik güçler, düşük konsantrasyonlu malzemelerde elde edilir. en iyi elektriksel iletkenlikler, yüksek konsantrasyonda taşıyıcı içeren malzemelerde elde edilecektir. Uzlaşma yoluyla, en iyi termoelektrik malzemeler bu nedenle yarı iletkenler sınıfına ait olacaktır .

ZT liyakat rakamının ifadesindeki ikinci önemli faktör (güç faktörüne ek olarak) termal iletkenliktir : bir malzeme, düşük termal iletkenlik için optimal termoelektrik özelliklere sahip olacaktır. Aslında, sezgisel olarak, iyi bir termal iletkenlik, termal gradyanın kurulmasına karşı çıkma eğiliminde olacaktır : ısı, dirençle karşılaşmadan malzemeden geçecektir. Bu nedenle malzemelerin optimizasyonu, elektrik iletkenliğini bozmadan termal iletkenliği azaltmayı gerektirecektir. Bu nedenle, yük taşıyıcılardan ( elektronlar veya delikler ) kaynaklanan katkı değil, yalnızca ağ titreşimlerinin katkısı (bkz. termal iletkenlik ) azaltılmalıdır .

Araştırma yolları

Termoelektrik dönüştürme cihazlarında halihazırda kullanılan en iyi malzemelerin 1'e yakın ZT liyakat faktörlerine sahip olduğunu bir önceki paragrafta görmüştük. Bu değer, bu sistemleri karlı kılan dönüştürme verimlerinin elde edilmesini mümkün kılmaz. . Örneğin, rekabetçi bir ev tipi buzdolabı geliştirebilmek için ZT = 3 olan malzemeler gerekir. Elektrik üretim sistemleri için (örneğin arabaların veya kamyonların egzozunda veya mikroişlemcilerde kullanılabilir ), sistemlerin karlılığını artırmayı mümkün kılan iki yol vardır: verimliliklerinde önemli bir artış (örneğin ZT> ile) 2) veya maliyetlerde azalma. Bu paragrafın amacı, hem endüstriyel hem de kamu laboratuvarlarında şu anda izlenen bazı araştırma yollarını ayrıntılı olmayan bir şekilde sunmaktır.

Düşük boyutlu yapılar

Bir veya daha fazla boyutu diğerlerine göre çok küçük olan bir malzemenin şekillendirilmesine düşük boyutlu yapı diyoruz . Bu, örneğin , 3 boyutlu katı malzemenin aksine, mikro elektronik (2D yapısı), nanoteller (1D yapısı) veya nanotozlar (0D yapısı) içindeki ince filmler için geçerlidir . Bu yapılar genellikle aynı bileşimdeki katı malzemeden oldukça farklı özelliklere sahiptir.

Termoelektrik alanında, araştırmanın amacı iki yönlüdür: Mikroelektronikte kullanılan seri üretim sistemlerinden yararlanırken, düşük boyutlu yapıları kullanarak dönüşüm verimliliğini artırmaya çalışmak . Düşük boyutlu yapıların incelenmesi, 1978'de termodinamikçi Hubert Juillet tarafından iletken zincirin icadından ve ZT liyakat figüründeki kayda değer gelişmelerin teorik olarak tahmin edilmesinden ve ardından 1992'de deneysel olarak gözlemlenmesinden bu yana çok önemli hale geldi.

Gözlenen iki ana etkileri güçlü difüzyon ait fononların göre tanecik sınırları bir azalmayı indüklemek (malzemeyi oluşturan farklı taneleri arasında sınırları) ısı iletkenliği kafesin ve hapsetme etkilerin ( quantum- tip bir fenomen arasında) şarj taşıyıcıları elektriksel taşımanın özelliklerini güçlü bir şekilde değiştiren ( elektriksel iletkenlik ve Seebeck katsayısı ). Bu nedenle, ince film yapılarında laboratuvarda oda sıcaklığında 2.5 mertebesinde ZT liyakat rakamının çok yüksek değerleri gözlemlenmiştir. Şu anda, bu yapılar öncelikle düşük veya orta sıcaklıklardaki (<150- 200 ° C ) uygulamalar için tasarlanmıştır . Esas zorluklardan biri, özellikleri sıcaklıkla bozulmayan termoelektrik ince filmlerin elde edilmesidir.

Yeni malzemelerin tanımlanması ve optimizasyonu

Prensipler

İyi bir dönüşüm verimliliği elde etmek için, malzemelerin mümkün olan en düşük termal iletkenliğe ve mümkün olan en yüksek elektrik iletkenliğine sahip olması gerekir . Bu nedenle ideal olarak elektrik akımını bir metal gibi iletmeli ve bir cam gibi ısıtmalıdırlar .

Farklı özellikler, bir kristalin (metaller kristal bir yapıya sahiptir ) termal iletkenliğinin bir camınkine (camlar şekilsizdir ) yaklaşmasını sağlayabilir . Bunlar başlıca şunlardır:

Bir kompleks kristal yapısı . Aslında ısının çoğu akustik fonon modları tarafından taşınır . Bununla birlikte, hücre başına N atomu olan bir malzemenin 3 akustik modu ve 3 (N-1) optik modu olacaktır, bu nedenle N'nin büyük olduğu karmaşık yapıların ilgisi ve fonon modlarının çoğunluğu, az ısı taşıyan optik modlardır.
Of karbona zayıf kristal kafesinin kalanına bağlıdır (örneğin, daha küçük bir geniş kafes içinde atomu), ya da pozisyonlar, iyi (aynı site çevresinde alt başlıklar, büyük titreşim genliklerinin) tanımlanmamıştır. Bu atomlar, fononların difüzyonuna ve dolayısıyla termal iletkenliğin azalmasına katkıda bulunan büyük bir bozukluğu indükler . Öte yandan, elektriksel iletkenliğe çok az katıldıkları için, bozukluk bu iletkenlikte çok büyük bir bozulmaya neden olmaz.

Özellikle incelenen umut verici materyaller

Şu anda, bu önerilere göre özellikle üç malzeme sınıfı incelenmektedir (karmaşık yapı ve zayıf bağlı atomlar). Onlar :

X ve Y geçiş metalleri ve Z bir metaloid veya bir metal, örneğin ZrNiSn ( zirkonyum , nikel , kalay ) ile genel formül XYZ'nin yarı Heusler tipi bileşikleri . Bu bileşikler hem p tipinde hem de n tipinde çok yüksek güç faktörleri S 2 σ sergiler . En ilginç özelliklerinden biri , ağın titreşimlerini daha da değiştirme eğiliminde olan üç bölgenin her birinde doping olasılığıdır . Ancak, termal iletkenlikleri çok yüksektir ve 2001'de elde edilen en iyi ZT liyakat faktörleri 0,7 ila 700−800 K arasındadır ;
Çok sayıda yapısal çeşit sunan ikinci bileşik ailesi, klatratlarınkidir . Bu bileşikler, 2003 yılında en çok çalışılan bileşikler için, ağır atomların yerleştirilebileceği büyük kafesler oluşturan Si ( silikon ), GaGe ( galyum - germanyum ) veya GaSn (galyum-kalay) ağından oluşan nispeten açık bir yapıya sahiptir. özellikle nadir topraklar veya alkali topraklar ). Isı iletkenlikleri camınkine benzer (kafese yerleştirilen atom fononları güçlü bir şekilde yayar), esas olarak ağın bir fonksiyonu olan elektronik özellikler iyidir. En iyi liyakat faktörleri 800 K civarında yaklaşma birliğini elde etti ;
2000'lerin başında üzerinde çokça çalışılan üçüncü aile, Skutterudites'in ailesidir . Bu bileşikler , MX 3 tipi bir ağ (M bir geçiş metali ve X: arsenik , fosfor veya antimon ile ) tarafından oluşturulan kübik bir yapıya sahiptir , bu ağın merkezinde ağır atomların yerleştirilebileceği (özellikle nadir) büyük bir kafes bulunur. topraklar ). Bu bileşikler çok yüksek Seebeck katsayılarına ve iyi elektriksel iletkenliğe sahiptir , ancak termal iletkenlikleri çok yüksek kalır. Elde edilen en iyi liyakat rakamları 800 K civarında 1,4'e yakındır .

Potansiyel uygulamalar

Termoelektrik malzemelerin mevcut ve potansiyel uygulamaları Thomson etkisinin iki yönünden yararlanır:

Bir yandan, bir termal eğime maruz kalan bir malzeme bir akım tarafından geçildiğinde, termal difüzyonun aksine bir ısı akışının oluşturulması, termoelektrik soğutma uygulamalarının tasavvur edilmesini mümkün kılmaktadır . Sıkıştırma-genleşme döngülerini kullanan geleneksel soğutmaya alternatif olan bu çözüm, hareketli parça gerektirmez, bu da daha fazla güvenilirlik, titreşim ve gürültünün olmaması ile sonuçlanır.

Bu özellikler, örneğin nakledilecek organların taşınması için kullanılan kaplar için veya titreşimlerin kabul edilemez bir engel oluşturduğu uygulamalar için, örneğin lazer kılavuz sistemleri gibi sıcaklığın çok hassas ve güvenilir bir şekilde ayarlanması gereken uygulamalarda temeldir. veya entegre devreler . Ek olarak, bir elektrik akımından doğrudan bir ısı akışı oluşturma olasılığı , ozon tabakasının bozulmasına katkıda bulunan freon tipi gazların kullanılmasını gereksiz kılar .

2000 yılından bu yana, 12 volt elektrik akımına (motorlu arabalar) takılacak portatif soğutucular için termoelektrik soğutma konusunda önemli bir pazar var.

Diğer taraftan, elektrik akımı bir ısı akışını dönüştürme imkanı gibi atık ısı kaynaklarından da dahil olmak üzere, termoelektrik etkisi ile elektrik üretim uygulamaları dikkate sağlar egzoz boruları arasında otomobil (sınırlayarak beklenen yakıt kazancı% 5% 10 alternatörün kullanımı ), yakma bacaları, nükleer santral soğutma devreleri vb. Termoelektrik sistemler daha sonra mevcut kullanılmayan ısı kaynaklarını kullandığından “temiz” yedek enerji kaynakları oluşturacaktır.

Ayrıca sistemlerin çok yüksek güvenilirlik ve dayanıklılıkları (hareketli parçaların olmaması sayesinde) uzay sondalarının güç kaynağı için kullanılmasına yol açmıştır . Bu özellikle, PuO 2 ( ısı kaynağı olarak kullanılan plütonyumun bölünebilir 238 izotopu ) ile dış ortam arasında kurulan ısı akışının SiGe'ye dayalı bir termoelektrik dönüşüm sisteminden geçtiği 1977'de piyasaya sürülen Voyager sondası için geçerlidir . ( silikon ve germanyum alaşımı ), probun elektrikle beslenmesini sağlar (aslında, güneşten çok uzağa hareket eden uzay sondaları artık güneş panelleri tarafından çalıştırılamaz , güneş akısı çok düşer).

Bununla birlikte, termoelektrik etkiyi kullanan dönüştürme sistemleri, düşük verimliliğe sahiptir ve bu, şu anda termopilleri, güvenilirlik ve dayanıklılığın maliyet ve verimlilikten daha önemli olduğu birkaç uygulamayla sınırlamaktadır. Termoelektrik jeneratörler, elektrik kesintisi durumunda mobil piller gibi taşınabilir cihazları şarj etmek için kullanılır.

Ayrıca bakınız

bibliyografya

R. Balian , Mikrofizikten Makrofiziğe: İstatistiksel Fiziğin Yöntemleri ve Uygulamaları. Cilt I , Springer ,2007, 465 s. ( ISBN 978-3-540-45469-4 , çevrimiçi okuyun )
(tr) HJ Goldsmid , Termoelektriklere Giriş , Springer ,2010, 701 s. ( ISBN 978-0-8493-0146-9 )
(tr) DM Rowe , CRC Termoelektrik El Kitabı , CRC Press ,1995, 701 s. ( ISBN 978-0-8493-0146-9 )
(tr) G. Mahan , B. Sales ve J. Sharp , “ Thermoelectric Materials: New Approaches to an Old Problem ” , Physics Today , cilt. 50,1997, s. 42

İlgili Makaleler

piroelektrik

Dış bağlantılar

(tr) Uluslararası Termoelektrik Şirketi
Collège de France'da Antoine Georges tarafından termoelektrik üzerine kurs ( Kurslar ve Seminerler bölümüne bakın )
[video] Peltier modülü ile termoelektrik nasıl yapılır? tarafından Chaillot Barnabé

Notlar ve referanslar

(tr) CB Vining , “ Onbeş Yıllık İlerleme ve Gelecek Şeyler ” , 5. Avrupa Termoelektrik Konferansı , Odessa,2007( çevrimiçi okuyun [PDF] )
(De) Th. J. Seebeck , " Magnetische Polarization der Metalle und Erze durch Temperatur-Differenz " , Abhandlungen der Königlichen Preußischen Akademie der Wissenschaften zu Berlin , Verlag von Wilhelm Engelman,1895( çevrimiçi okuyun [PDF] )
Jean-Charles Peltier , “ Elektrik akımlarının kalorisitesi üzerine yeni deneyler ”, Annales de chimie et de physique , cilt. 56,1834, s. 371-386 ( çevrimiçi okuyun )
(De) Heinrich Lenz , " Ueber die Bestimmung der Richtung durch elektodyanamische Vertheilung erregten galvanischen Ströme " , Annalen der Physik und Chemie , cilt. 31,1834, s. 483 ( çevrimiçi okuyun )
(in) DD Allred , Kısa yarış Termoelektriktir: Termoelektriklere genel bir bakış , Uluslararası Termoelektrik Derneği199
(içinde) William Thomson , " Isı Transferinin Dinamik Teorisi Üzerine " , Royal Society of Edinburgh İşlemleri: Yer Bilimleri , cilt. 3,1851, s. 91-98
(de) E. Altenkirch , " ... " , Physikalische Zeitschrift , cilt. 10,1834, s. 560–580
(in) MV Vedernikov ve EK Iordanishvili , " AF Ioffe ve modern yarı iletken termoelektrik enerji dönüşümünün kökeni " , Proceedings ICT 98, XVII Uluslararası Termoelektrik Konferansı ,1998
Sistemi kablosuz elektrokardiyografi , patent sayılı WO2004002301A2, 8 Ocak 2004, Google Patentler (erişilen 1 st Temmuz 2017).
hastaların kardiyak izlenmesi için Kurulum 24 Mart 1982 tarihinde Google Patentler (erişilen 1 st Temmuz 2017).
(in) LD Hicks ve MS Dresselhaus , " Kuantum kuyusu yapılarının termoelektrik liyakat figürü üzerindeki etkisi " , Physical Review B , Cilt. 47,1993, s. 12727-12731.
INPI veya WIPO veritabanına bakın.
R. Balian , “ Denge dışı termodinamiğe giriş ”, CEA / institut de Physique Théorique ,2003( çevrimiçi okuyun )
N. Pottier , Dengede olmayan istatistiksel fizik: doğrusal tersinmez süreçler , Les Ulis / Paris, EDP Sciences / CNRS Sürümleri ,2007, 524 s. ( ISBN 978-2-86883-934-3 )
(inç) WM Yim ve A. Amith , " Manyeto-termoelektrik ve termomanyetik soğutma için Bi-Sb alaşımları " , Katı Hal Elektroniği , cilt. 15, n o 10,1972, s. 1141-1144.
(içinde) O. Yamashita ve S. Tomiyoshi , " Tavlamanın etkisi bileşiklerin bizmut tellürid termoelektrik özellikleridir " , Japon Uygulamalı Fizik Dergisi , cilt. 42, n o 1,2003, s. 492
(tr) HJ Goldsmid , Termoelektrik soğutma , Springer ,1964, 240 s. ( ISBN 978-1-4899-5725-2 )
(in) H. Dughaish , " Bir termoelektrik enerji üretimi için termoelektrik malzeme olarak kurşun tellür " , Physica B , Cilt. 322, n kemik 1-2,2002, s. 205-223
(in) JW Sharp , " Ge-Te tabanlı termoelektrik malzemelerin bazı özellikleri " , 22. Uluslararası Termoelektrik Konferansı , La Grande Motte, Fransa,2003, s. 267
Uluslararası Tellür Güvenlik Kartı .
(in) B. Abeles , DS Beers , GD Cody ve JP Dismukes , " Ge-Si alaşımlarının yüksek sıcaklıklarda termal iletkenliği " , Physical Review , cilt. 125, n o 1,1962, s. 44-46.
(in) O. Yamashita ve N. Sadatomi , " Si1-xGex'in Termoelektrik Özellikleri (x <0.10) ile alaşım ayrışmaları ve doping " , Journal of Applied Physics , cilt. 88, n, o , 1,2000, s. 245-252.
(tr) GA Slack , Termoelektrik Soğutma için CRC El Kitabı: Termoelektrik soğutma için yeni malzemeler ve performans limiti , Boca Raton / New York / Londra, vb., CRC Press ,1995, 407-440 s. ( ISBN 0-8493-0146-7 )
(in) R. Venkatasubramanian , E. Siivola , T. Colpitts ve B. O'Quinn , " Yüksek Oda sıcaklığı değerlerine sahip ince film termoelektrik cihazlar " , Nature , cilt. 413,2001, s. 597-602
(tr) GA Slack , " Metalik Olmayan Kristallerin Termal İletkenliği " , Katı Hal Fiziği , cilt. 34,1979, s. 1-71
(in) Qiang Shen , L. Zhang , Lidong Chen ve Toshio Hirai , " Heusler bileşiklerinin termoelektrik özellikleri ZrNiSn yarı katı hal reaksiyon yöntemi ile " , Journal of Materials Science Letters , cilt. 20,2001, s. 2197-2199.
(in) P. Rogl ve ark. , " Yapısal Kimya, Klatratların Oluşumu ve Özellikleri " , 22. Uluslararası Termoelektrik Konferansı , La Grand Motte, Fransa,2003
(in) H. Anno , Bay Hokazono , Kawamura ve K. Matsubara , " Ba8GaxGe46-x klatrat bileşiklerinin Termoelektrik Özellikleri " , 21. Termoelektrik Konferansı , Long Beach (CA) ABD,2002, s. 77.
(De) IZ Oftedal , “ Die Kristallstruktur von skutterudit und speiskobalt chloanthit ” , Zeitschrift für Kristallographie , vol. 66,1928, s. 517.
(içinde) W. Jeitschko ve DJ Braun , " CoAs yapı tipi ve izotipik LnxMyPz ile dolu LaFe4P12 " , Acta Crystallographica , cilt. 33,1977, s. 3401
(tr) XF Tang ve ark. , “ n-tipi BayNixCo4-xSb12'nin yüksek sıcaklık termoelektrik özellikleri ” , Journal of Materials Research , cilt. 16, n o 12,2001, s. 3343-3346.
(inç) XF Tang , L. Chen , T. Goto ve T. Hirai , " n-type BayNixCo4-xSb12'nin yüksek sıcaklık termoelektrik özellikleri " , Journal of Materials Research , Cilt. 16, n o 3,2001, s. 837-843.
(in) K. Matsubara , " Araçların atık egzoz ısısının geri kazanımı için yüksek verimli termoelektrik yığınının geliştirilmesi " , 21. Uluslararası Termoelektrik Konferansı , Long Beach (CA) ABD,2002, s. 418
" Yenilenebilir enerjiler envanteri: termoelektrik enerji " (erişim tarihi: 21 Aralık 2016 )