Твердотільний елемент для формування підвищеної термоерс

Твердотільний елемент для формування підвищеної термоерс, який містить сформований циліндр або паралелепіпед, який розміщений в електроізолюючому корпусі, та електроди, що притиснуті до протилежних торців циліндра або паралелепіпеда, який відрізняється тим, що циліндр або паралелепіпед виконаний із тетратюцирконату талію /І/ - (Tl4ZrS4), а між протилежними торцями елементу встановлено високий /90 -140 К/ градієнт температури Винахід відноситься до області енергетики, зокрема до перетворення теплової енергії в електричну і може бути використаний при конструюванні перетворювачів тепла з підвишеними значеннями генерованої електричної напруги, термобатарей чи термогенераторів для теплових електростанцій та підприємств ВІДОМІ моделі перетворювачів тепла та термоелементів складаються з двох гілок різнорідних матеріалів з протилежними типами електропровідності на основі розплавлених металів [1, 2], чи тонких шарів [3-5] Найбільш близьким по технічній сутності є елемент для формування термоерс [6], що містить бромід одновалентної МІДІ, виконаний у вигляді циліндра з металу, допоміжних пристроїв та електродів, при тиснутих до протилежних торців циліндра через графітові шари ВІДОМІ моделі перетворювачів тепла та термоелементів із двох різнорідних матеріалів здатні генерувати електричну напругу величиною 25-ь35мВ та проявляти коефіцієнт термоерс /240-ь270/мкВ/й при малих градієнтах температури, що вже не відповідає сучасному розвитку приладобудування внаслідок складності при виготовленні та низькій ефективності [4, 7] ном, що твердотільний елемент для формування підвищеної термоерс, який містить сформований циліндр або паралелепіпед, який розмішений в електроізолюючому корпусі та електроди, що притиснуті до протилежних торців циліндру або паралелепіпеду, який, згідно винаходу Відрізняється тим, що циліндр або паралелепіпед виконаний із тетратюцирконату талію [1] (JUZrS^ а між протилежними торцями елементу встановлено високий (90-140К) градієнт температури Новизна винаходу полягав в створенні елементу із одного напівпровідникового матеріалу, який переважає по величині генерованої електричної напруги в момент перетворення теплової енергії ВІДОМІ моделі перетворювачів тепла в 5-6 разів Величина генерованої додатньої електричної напруги в процесі експлуатації елементу піддається керуванню фізико-хімічною неоднорідністю твердого тіла встановленого великим /90-И40К/ градієнтом температури На фіг 1 показана схема конструкції елементу для формування більш високої додатньої термоерс, на фіг 2 і 3 графіки температурних залежностей генерованої напруги та коефіцієнту термоерс Завданням винаходу є створення на основі одного твердого матеріалу моделі елементу, здатного генерувати електричку напругу 150-ь200мВ при наявності високого градієнту температури між протилежними торцями елементу Поставлене завдання досягається таким чи ВІДПОВІДНО Схема конструкції твердотільного елементу для формування підвищеної термоерс показана на фіг 1 і представляє собою електроізолюючий корпус 1, всередині якого знаходиться кристал TUZrS4 2 до протилежних торців якого притиснуті електричні контакти 3 і 4 Пропонований кристал приймає молібденові електричні контакти без допомі CO Ю 59973 жних шарів із графіту чи індій-галієвої пасти Теплова енергія, що поступає корпусом І в бокову поверхню елементу, чи площею одного із контактів елементу, перетворюється кристалом 2 в електричну енергію величиною до 190-200мВ при встановленні градієнту температури величиною до 120140К між протилежними торцями елементу Максимальне значення коефіцієнту термоерс, що проявляється елементом в інтервалі температур /530-ьбЗОК/складає 1600мкВ/К Для вирощування термостійких кристалів густиною 6,47г/см3 використовується шихта (Tl2S)69-(ZrS2)3i при слідуючих технологічних умовах методу Бріджмена температурний градієнт в точці кристалізації 1,3-2,2К/мм, швидкість переміщення фронту кристалізації 1,2мм/добу, температура відпалу 523 К, час відпалу 720годин Ступінь та константа дисоціації кристалів тетратіоцирконату талію /1/ дорівнюють 0,04 та 2,29-10 4 ВІДПОВІДНО Температурна залежність величини сформованої додатньої термоерс кристалів TUZrS4 довжиною 12мм та діаметром 8мм при градієнті температури між протилежними торцями елементу, рівносо/І204І40Д/показана на фіг 2 Зменшення градієнту температури до 90К зменшує величину генерованої електричної напруги в 3 рази Температурна залежність коефіцієнту термоерс елементів на основі TUZrS4 при високих градієнтах температури /ДТ=120+140/К показана на фіг 3 Специфічний вигляд залежності коефіцієнту термоерс від температури в інтервалі робочих температур Тр = Я в + Тн//2 = 460-ьбЗОК, де Тв і Тн - температури верхнього контакту 4 та нижнього контакту 3, вказує на можливість елементу на основі тетратюцирконату талію /1/ проявляти коефіцієнт термоерс величиною /300-И600/мкВ/К шляхом керування робочої температури елементу та градієнту температури між протилежними торцями елементу Таким чином, на основі одного твердого тіла з тетратюцирконату талію /1/ створено елемент, що здатний генерувати електричну напругу значно підвищених величин, що піддаються керуванню шляхом управління тепловим оточенням елементу в процесі практичної експлуатації Винахід може бути використаний в енергетиці, в перетворювачах тепла та створенні додаткових джерел електроенергії на теплових електростанціях та підприємствах, що виділяють теплову енергію в атмосферу Землі Література 1 Заявка Японії №61-201484, 1987 2 Заявка Японії № 61-229375, 1988 3 Заявка Японії № 62-177985, 1988 4 Анатичук Л Д Термоелементи та термоелектричні пристрої Довідник "Наукова думка", К, 1979 5 Патент Японії ВЧ № 1-59749, 1990 6 Заявка Японії № 62-388171, 1988» - прототип 7 Анатичук Л Д , Семенюк В А Оптимальне керування властивостями термоелектричних матеріалів та приладів "Прут", 40, 1992 200' 100 Фіг* І, 600 т; к 59973 % 1500 4000 500 500 600 Фгг.З, Комп'ютерна верстка С Волобуев Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна