Downie RA等人：TiNIN基半固化器的增強熱電性能

【引言】

材料的熱電效率由優值圖給出，ZT=(S2/ρκ)T，其中S是塞貝克系數，ρ是電阻率，κ=κel+κlat是電子和晶格的導熱系數之和，T是溫度。XYZ半Heusler結構可描述為Z的面心晶格，X占據八面體位置，Y位于四面體位置的一半。這導致X和Z的NaCl排列和Z的鋅礦YZ亞晶格。能帶結構計算支持Zintl型電子結構，其中X將其價電子轉移至YZ亞晶格。7對于具有18價電子的組合物，這導致閉合殼層電子構型和半導體行為。

【成果介紹】

熱電廢熱回收可用于提高發熱過程的效率，并且對可持續能源的未來具有重要意義。 例如，熱電發電機被用于汽車，從廢氣中回收熱量，并替換交流發電機，從而提高就燃料效率的和減少了CO2的排放。不幸的是，典型的熱電效率相對較低（約5％），并且該技術擁有更好的性能，應用將會更加廣泛。Downie RA等人在電弧熔化TiNIN基錠中獲得了熱電系數Zt＞0.5。這種較好的轉化效率是由于半Heusler結構中過量的鎳導致的低晶格導熱系數。

【圖文導讀】

圖1：塞貝克系數（S），電阻率（ρ），總量（κ）和晶格熱導率的溫度依賴性（κlat=κ-LT /ρ; L = 2.4×10-8WΩK-2 ）和Ti1-xZrxNiSn0.95系列的熱電品質因數（ZT）。使用Linseis LSR-3儀器測量塞貝克系數和電阻率的溫度依賴性。

圖2：Rietveld符合TiNiSn0.95的Polaris中子粉末衍射數據。 頂部標記（藍色）用于Ti5Sn3; 中間標記（紅色）用于TiNi1.78（1）Sn; 底部標記（黑色）用于Ti1.000（2）Ni1.058（3）Sn0.991（2）。

圖3： TiNi1 + ySn的晶格熱導率（κlat）。 y = 0點取自Ref。 這些線條是眼睛的指南。

【結論】

總而言之，Downie RA等人使用中子粉末衍射來證明在半赫斯勒結構中自然形成的電弧熔化的TiNiSn基錠具有過量的Ni。 這是由在沒有中間機械均化的情況下制備的樣品中的動力學約束（試劑的空間分離）產生的。 過量的Ni導致低導熱率，且在700K下能獲得較好的熱電品質因數（ZT> 0.5）。