Термоелектричний матеріал

1. Термоелектричний матеріал, що складається з матриці, пронизаної порами або каналами, який відрізняється тим, що поверхні внутрішніх пор або каналів містять термостійкі шари каталітичних речовин, активних в реакціях безполум'яного окиснення горючих газів. 2. Термоелектричний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку низькотемпературного робочого діапазону використовуються каталітичні речовини на основі Pt або Pd, або суміші Pt і Pd. 3. Термоелектричний матеріал за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку середньо- та високотемпературного діапазонів використовуються каталітичні речовини на основі оксидів металів змінної валентності (Co, Cr, Mn, Fe, Ni), які промотовані добавками платини або паладію. Корисна модель відноситься до термоелектричних матеріалів і знайде застосування в приладобудуванні, електроніці, енергетиці та інших галузях. Вона призначена для підвищення ефективності та розширення можливості застосування термоелектричних пористих матеріалів, які використовуються для перетворення теплової енергії в електричну в широкому динамічному діапазоні. Відомі пористі термоелектричні матеріали, матриця яких містить у своєму об'ємі пори або канали [1]. Вони застосовуються в різноманітних термоелементах і дозволяють перетворювати теплову енергію газових потоків, що проходять через їх об'єм в електричну. Із існуючих аналогів найбільш близькими є пористі матеріали, наприклад на основі порошків FeSi2 p- та п- типів провідності, які застосовуються у проникних термогенераторах для перетворення теплової енергії згоряння газів в електричну [2]. Кінетична складова енергії газів, які проходять, поглинається тільки поверхнею внутрішніх пор матеріалу, а їх хімічна складова енергії, що обумовлена реакцією полум'яного окислення, поглинається лише зовнішньою поверхнею самого термоелемента. Це, в цілому, приводить до неповного поглинання енергії газів, що знижує ефективність відомих термоелектричних пористих матеріалів Тому досить актуальним є завдання створення термоелектричних матеріалів з порами або каналами, які характеризуються підвищеною ефективністю перетворення енергії газів, що проходять через них. Вказане завдання розв'язується тим, що термоелектричний матеріал складається з об'ємної' матриці певних ХІМІЧНОГО складу та типу структури, пронизаної порами або каналами для проходження газів або парів, причому поверхня внутрішніх пор або каналів містить термостійкі шари каталітичних речовин, активних в реакціях безполум'яного окиснення горючих газів. Відповідність критерію "новизна" запропонованому матеріалу забезпечує сукупність ознак, які не містяться ні в одному з об'єктів існуючого рівня техніки. У корисній моделі запропоновано принципово нове рішення для термоелектричних пористих матеріалів, яке полягає у тому, що поверхня внутрішніх пор або каналів містить термостійкі шари каталітичних речовин, активних в реакціях безполум'яного окиснення горючих газів. Тому ознака, яка не зустрічається ні в одному з аналогів - "поверхня внутрішніх пор або каналів містить термостійкі шари каталітичних речовин, активних в реакціях безполум'яного окиснення горючих газів" забезпечує заявленому матеріалу необхідний "винахідницький рівень" Промислове використання запропонованої корисної моделі не вимагає спеціальних технологій та матеріалів, його реалізація можлива на існуючих підприємствах електронного та приладобудівного напрямків. CM ю со 6524 Запропонований термоелектричний матеріал складається з матриці, об'єм якої пронизаний порами або каналами. Він виготовляється з високоефективних термоелектричних кристалів або сплавів, певний склад яких визначається робочим діапазоном та подальшим призначенням. В якості матеріалу матриці для низькотемпературного діапазону застосовуються, наприклад, кристали твердих розчинів Bi-Te-Se-Sb; для середньо- та високотемпературного - РЬТе або FeSi2 та Інші. Порошки цих матеріалів отримуються, наприклад, методом газового розпилення в інертному середовищі, а пориста структура утворюється подальшим пресуванням та відпалом. Після цього одним із відомих методів - наприклад, методом просочування з подальшим сушінням та прожарюванням на внутрішні поверхні пор або каналів наносять шари каталітично активних речовин У випадку низькотемпературного діапазону застосовуються каталітичні речовини на основі Pt або Pd або суміші Pt і Pd Для середньо- та високотемпературних діапазонів застосовуються каталітичні речовини на основі оксидів металівзмінної валентності (Co, Cr, Mn, Fe, Ni), які промотовані незначними добавками платини або паладію. Товщина нанесених шарів визначається величиною пор або каналів термоелектричного матеріалу і необхідним часом роботи запропонованого пористого матеріалу. Проходження горючих газів через об'єм такого матеріалу веде до їх безполум'яного каталітичного Комп'ютерна верстка А Крулевський окиснення та виділення внаслідок цього тепла, яке поглинається матрицею. Оскільки загальна площа пор або каналів значно перевищує площу робочої грані вітки термоелемента, яка виготовлена з цього матеріалу, то ефективність перетворення теплової енергії горючих газів, що виділилась в об'єм матеріалу, значно підвищується. Якщо рахувати, що кількість тепла, яке виділяється в об'ємі запропонованого матеріалу, прямо пропорційне сумарній площині пор або каналів, то ефективність такого матеріалу зростає на величину відношення площин пор або каналів до робочої грані термоелемента Проведені оцінки показують, що ефективність термоелектричного матеріалу з порами або каналами, внутрішня поверхня яких містить шари речовин, які активні в реакціях безполум'яного каталітичного окиснення, зростає у 1,8-2 рази. Запропонований термоелектричний матеріал дозволяє значно підвищити енергетичну ефективність застосування горючих газів та розширити галузі їх застосування Література' 1. Способ повышения к.пд термоэлектрического генератора (холодильника): А.с. СССР/ И.В. Зорин (СССР). - №162578; Заявлено 02.05.1968. 2. Т. Eura, S. Matsuda, F. Katsuki, T Igarashi, K. Nakao, 0. Morigami Research and development on thermoelectric power generating system using lowcalorie exhaust gas // 17th International Conference on Thermoelectrics. - 1998. - p. 525-528. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти І науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вуп. Глазунова, 1, м. Киїа-42, 01601