Effect of grain boundary & interface modification on thermoelectric properties at high temperature

Abstract

Günümüzde, termoelektrik (TE) enerji üretimi teknolojisi, doğal ısı kaynaklarından enerji eldesi için en umut verici yöntemlerden biri olarak kabul edilir. Termoelektrik (TE) olay kısaca, ısı enerjisinin doğrudan elektrik enerjisine dönüşmesi (termoelektrik jeneratör), ya da tersi olarak, elektrik enerjisinin sıcaklık farkına neden olması (termoelektrik soğutucu) olarak ifade edilebilir. Bir TE cihazın verimliliği, "figure of merit" olarak bilinen boyutsuz ZT parametresine bağlıdır. Yüzeylerin ve arayüzlerin iletim özellikleri üzerindeki rolünü daha iyi anlamak için önerilen yeni yaklaşımlar, yeni ve geliştirilmiş özelliklere sahip malzemeler dizayn etmek icin yeni yollar açarlar. Ayrıca, malzemelerin temel özelliklerinin anlaşılması gereksinimi, bu yüksek performanslı malzemelerden ürünler ve cihazlar geliştirmek amacıyla pahalı olmayan üretim yöntemleri geliştirmek kadar önemlidir. Tane sınırları ve arayüzler boyunca elektriksel iletkenliğin bir kaç kat geliştirilebileceği ve engellenebileceği bilinmektedir. Bu nedenle mikroyapısal dizayn, özellile tane sınırları ve arayüzlerin dizaynı istenilen özelliklerin iyileştirilmesi için önemli olmaktadır. Bu bakış açısıyla bu tez kapsamında oksinitrür (SiAlON), karbür (SiC) ve oksit esasli malzemelerin (SrTiO3, La2CuO4, LaNiO3) mikro, nano ve atomik ölçüde arayüzlerin dizaynının transport özelliklerine etkisi incelenmistir. Mikro seviyede ZT parametresini arttırmak icin alternatif bir yöntem önerilmiş ve klasik kompozit yöntemlerine göre 140 kat daha fazla ZT parametresi elde edilmiştir. Nano seviyede SrTiO3 malzemesine La dekorasyonu, tane boyutu etkisi ve sinterleme atmosferinin thermoelektrik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Atomik seviyede ise tabaka kalınlığı ve oksijen içeriğinin La2CuO4-LaNiO3 cok katmanlı yapıların termoelektrik özelliklerine etkisi araştırılmıştır.