Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
|
Verschiedene relevante Szenarien für den Einsatz von thermoelektrischen Generatoren (TEGs) wurden bezüglich ihrer Leistungscharakteristika evaluiert und mit konventionellen Energiekonversionsverfahren verglichen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH-Zürich
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Fröhlich,K.
Zugehörige Dokumente
|
Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
|
Cobaltate phases are suitable materials for thermoelectric applications at high temperature. Complex cobalt oxide phases are synthesized by “Chimie douce” and classical methods. These potential thermoelectric materials are characterized with respect to their crystal structure, microstructure, composition, and thermal stability by EXAFS, XRPD, EM/ED, TGA, XRF, HGE and DSC. The Seebeck coefficient, thermal conductivity and electrical resistivity of polycrystalline cobaltates with perovskite-type and layered-cobaltite structure are evaluated in a wide temperature range. The electrical transport of epitaxial La(Co,Ni)O3 thin films grown by pulsed laser deposition are compared with its bulk counterpart. The perovskite structure possesses a very high degree of compositional flexibility being able to tolerate a wide variety of cations on both the A- and B-site and allowing the fine tuning of physical properties. In this experimental study, the influence of B-site substitution in the LaCoO3 system is reported. In the studied B-site substituted LaCoO3 phases, the charge carrier concentration plays an important role in the enhancement of the electrical transport. The comparison of the electrical transport of La(Co,Ni)O3 thin films with the polycrystalline phase reveals that the thin films display better thermoelectric performance at high temperatures. The large Seebeck coefficient exhibited by both perovskite-type and layered cobaltite phases is analysed using the Heikes formula. It can be concluded that the thermopower in cobaltate phases is governed by the spin and orbital degeneracy of the electronic states of the Co ions.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
EMPA
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Robert,Rosa
Weidenkaff,Anke
Zugehörige Dokumente
|
Schlussbericht
(Deutsch)
|
In dieser Arbeit werden verschiedene Kobaltate hinsichtlich potentieller thermoelektrischer Anwendungen bei hohen Temperatur untersucht. Die komplexen Kobalt-Oxidphasen werden mittels „Chimie douce“ und klassischer Methoden synthetisiert. Die resultierenden potenziellen thermoelektrischen Materialien werden bezüglich ihrer Kristallstruktur, Mikrostruktur, Zusammensetzung und Thermostabilität mittels verschiedenen Methoden wie EXAFS, XRPD, EM/ED, TGA, XRF, HGE und DSC charakterisiert.
Der Seebeck Koeffizient, die thermische Leitfähigkeit und der elektrische spezifische Widerstand von polykristallinen Kobaltaten mit Perowskit- ähnlicher oder geschichteter Struktur werden in einem weiten Temperaturbereich evaluiert. Die elektrischen Transporteigenschaften epitaktischer La(Co,Ni)O3 PLD-Filme wurden mit den Resultaten der polykristalline Pellets verglichen und ergaben eine geringfügig bessere thermoelektrische Leistung bei hohen Temperaturen.
Die große Flexibilität der Perowskitstruktur ermöglicht eine Änderung der chemischen Zusammensetzung und erlaubt somit eine Feinabstimmung der physikalischen Eigenschaften. In dieser Studie wird der Einfluss von A- und B-Position Substitutionen im LaCoO3 System untersucht. Die Substitutionen auf der B-Position haben einen maßgeblichen Einfluss auf die Ladungsträgerkonzentration und spielen eine wichtige Rolle bei der Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Außerdem können p- und n- leitende Phasen durch aliovalente Oxidationszustände erzeugt werden. Ti- substituierte Kobaltate zeigen reduzierte Wärmeleitfähigkeiten, welches einer Zunahme der Gitter-Unordnung in diesen Phasen zugeschrieben werden kann. Weiterhin wird gezeigt, dass durch Ersatz der Lanthanid-A-Kationen in LnCoO3 mit kleineren Selten-Erdelementen die Thermokraft erhöht werden kann. Dieses resultiert aus der Stabilisierung der Co3+ Ionen im low-spin Zustand.
Die sehr hohen Seebeck- Koeffizienten perowskitartiger Phasen, wie auch die der geschichteten Kobaltite, können durch Verwendung der Heikes Formel quantitativ beschrieben werden. Daraus lässt sich schließen, dass die Thermokraft in Kobaltaten maßgeblich von der Entartung der Spin-Zustände, bzw. der elektronischen Struktur der Co-Ionen abhängt. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial von La(Co,Ti)O3 und Dy(Co,Ni)O3 Phasen für mögliche Anwendungen als HochtemperaturThermoelektrika.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Institut für elektrische Energieübertragung und
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Fröhlich,K.
Eisenhut,Ch.
Bitschi,A.
Zugehörige Dokumente
|
Schlussbericht
(Englisch)
|
Cobaltate phases are suitable materials for thermoelectric applications at high temperature. Complex cobalt oxide phases are synthesized by “Chimie douce” and classical methods. These potential thermoelectric materials are characterized with respect to their crystal structure, microstructure, composition, and thermal stability by EXAFS, XRPD, EM/ED, TGA, XRF, HGE and DSC.
The Seebeck coefficient, thermal conductivity and electrical resistivity of polycrystalline cobaltates with perovskite-type and layered-cobaltite structure are evaluated in a wide temperature range. The electrical transport of epitaxial La(Co,Ni)O3 thin films grown by pulsed laser deposition are compared with its bulk counterpart.
The perovskite structure possesses a very high degree of compositional flexibility being able to tolerate a wide variety of cations on both the A- and B-site and allowing the fine tuning of physical properties. In this experimental study, the influence of B-site substitution in the LaCoO3 system is reported. In the studied B-site substituted LaCoO3 phases, the charge carrier concentration plays an important role in the enhancement of the electrical transport. The comparison of the electrical transport of La(Co,Ni)O3 thin films with the polycrystalline phase reveals that the thin films display better thermoelectric performance at high temperatures.
The large Seebeck coefficient exhibited by both perovskite-type and layered cobaltite phases is analysed using the Heikes formula. It can be concluded that the thermopower in cobaltate phases is governed by the spin and orbital degeneracy of the electronic states of the Co ions.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ETH Zürich, Institut für elektrische Energieübertragung und
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Fröhlich,K.
Eisenhut,Ch.
Bitschi,A.
|
