Melhorar o desempenho de um material termoelétrico, substituindo parcialmente átomos seletivos por cátions
p Esquema de desordem de sintonia da estrutura eletrônica e desempenho termoelétrico de AgSbTe2 policristalino dopado com Cd. Crédito: Ciência (2021). DOI:10.1126 / science.abb3517
p Uma equipe de pesquisadores afiliada a várias instituições na Índia e uma na China encontrou uma maneira de melhorar o desempenho de um determinado material termelétrico substituindo parcialmente átomos seletivos por certos cátions. Em seu artigo publicado na revista
Ciência , o grupo descreve seu processo e quão bem seu material funcionou quando testado. Yu Liu e Maria Ibáñez, do Instituto de Ciência e Tecnologia da Áustria, publicaram um artigo Perspectives na mesma edição do periódico, descrevendo o trabalho anterior envolvido na tentativa de melhorar o desempenho de materiais termelétricos e descrevendo o trabalho realizado pela equipe neste novo esforço. p Materiais termoelétricos são usados em uma ampla variedade de aplicações, envolvendo principalmente resfriamento e aquecimento em sistemas de refrigeração e geração de energia - a maior parte do trabalho atual envolve a procura de materiais que podem ser usados para criar eletricidade a partir do calor residual durante os processos de fabricação. Eles são, como seu nome indica, materiais que possuem propriedades que permitem a produção de eletricidade sob a influência do calor. Os pesquisadores identificaram três características principais ao procurar um bom material candidato:boa condutividade elétrica, baixa condutividade térmica e um alto coeficiente de Seebeck.
p O desafio para os químicos que procuram encontrar, fazer ou alterar outro material para melhorar seu desempenho termelétrico é que essas três características principais podem entrar em conflito umas com as outras - melhorar uma delas pode impactar negativamente outra. Neste novo esforço, os pesquisadores descobriram uma maneira de contornar essas preocupações em relação a um material específico:telureto de antimônio de prata (AgSbTe
2 ) Sua abordagem envolveu a substituição parcial dos átomos de antimônio pelo cádmio catiônico. Isso levou à formação de um par de fases ordenadas diferentes nos domínios em nanoescala, o que levou a melhorias nas propriedades elétricas e diminuições na condutividade térmica. O resultado líquido foi uma melhoria no desempenho sem criar outros problemas que pudessem impedir o material de ser usado em uma aplicação comercial.
p O teste do material dopado mostrou que ele é capaz de entregar uma eficiência de dispositivo de 1,5 em temperatura ambiente, 2,6 a 573K - e uma média geral de 1,8, que Liu e Ibáñez observam, são algumas das maiores melhorias de eficiência para esses materiais até hoje. p © 2021 Science X Network