Термоелектричний матеріал

УКРАЇНА (19) UA (11) 93009 (13) C2 (51) МПК (2009) H01L 35/12 C01G 1/12 C01G 19/00 C01G 15/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ МАТЕРІАЛ 1 2 (13) 93009 (11) ном, що термоелектричний матеріал на основі монокристалічної сполуки, яка містить у своєму хімічному складі Талій і Сульфур, який, згідно винаходу відрізняється тим, що монокристалічна сполука додатково містить Станум, при цьому вища термоелектрична добротність термоелектричного матеріалу талій(І) тетратіостанату Tl4SnS4 проявляється у температурному інтервалі 475525°К. Приклад. Синтез TI4SnS4 здійснювали однотемпературним методом із елементарних компонентів високого ступеня чистоти (ТI-000; Станум ОВЧ000; Сульфур ОСЧ 16-3) у вакуумованих кварцових ампулах. Компоновку відхідних речовин здійснювали з точністю до 2*10-4 г на аналітичних терезах ВЛА-200. Умови синтезу підбирали на основі Т-х діаграми стану [4]. Нагрів здійснювали із швидкістю 40-60 К/год. При максимальній температурі (витримка протягом 24 годин) всі компоненти і продукти взаємодії знаходилися у розплавленому вигляді, що сприяло завершенню хімічної взаємодії з утворенням необхідної фази. Охолодження до експериментально підібраної (або на підставі відомих діаграм стану) температури відпалу (573 К) здійснювали із швидкістю 20-30 К/год. Відпал проводили протягом 120 годин. Ідентифікацію здійснювали методами дифе UA Винахід відноситься до галузі неорганічної хімії та неорганічного матеріалознавства і може бути використаний для практичного застосування при виробництві середньотемпературних перетворювачів теплової енергії в електричну, термоелементів, термобатарей, термогенераторів з підвищеним коефіцієнтом добротності. Останні роки ведеться активний пошук нових матеріалів, з кращою термоелектричною ефективністю у порівнянні з відомими матеріалами , як наприклад Tl4ZrS4 [1]. Найбільш близьким до пропонованого за хімічним складом та фізико-хімічною природою є сполука Tl4TiS4, що виявилася ефективним термоелектричним матеріалом [2]. Однак, одержання сполук за участю d-металів (TI4TiS4) є досить складним завданням і потребує дотримання спеціальних умов синтезу. Найменше відхилення від цих умов, як правило, негативно впливає на однорідність, їх термоелектричні властивості та відтворюваність цих властивостей. Завдання винаходу полягає в одержанні нового ефективного термоелектричного матеріалу з високою термоелектричною добротністю та порівняно нескладним у технологічному аспекті процесом його одержання. Поставлене завдання досягається таким чи C2 US 2002/0062854 A1, 30.05.2002 US 6833083 B2, 21.12.2004 Klepp K.O. Darstellung und Kristallstruktur von Tl4TiS4, Tl4SnS4 und Tl4TiSe4 // ZNBAD-39-1984 P. 705-712 (57) Термоелектричний матеріал на основі монокристалічної сполуки, яка містить у своєму хімічному складі талій і сульфур, який відрізняється тим, що монокристалічна сполука додатково містить станум, при цьому склад монокристалічної сполуки Tl4SnS4 має максимальну термоелектричну добротність у температурному інтервалі 475-525 К. (19) (21) a200901945 (22) 04.03.2009 (24) 27.12.2010 (46) 27.12.2010, Бюл.№ 24, 2010 р. (72) МАЛАХОВСЬКА ТЕТЯНА ОЛЕКСАНДРІВНА, САБОВ МАР'ЯН ЮРІЙОВИЧ, ПЕРЕШ ЄВГЕН ЮЛІЙОВИЧ, ГАЛАГОВЕЦЬ ІВАН ВАСИЛЬОВИЧ, БЕЦА ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) UA 80148 C2, 27.08.2007 US 4589918 A, 20.05.1986 3 ренційного термічного (ДТА) та рентгенівського фазового (РФА) аналізів. Термограма тернарної фази Tl4SnS4 характеризується одним чітким термічним ефектом при 730 К, що вказує на її конгруентний характер плавлення. Співставлення дифрактограм синтезованої потрійної сполуки (фіг. 1) із розрахованою за допомогою програми Powder Cell 2.4 [5]. Фіг.2 дає змогу зробити висновок про гомогенність одержаного взірця. Із шихти стехіометричного складу (66.67 мол.% TI2S та 33.33 мол.% SnS2) методом спрямованої кристалізації за Бріджменом вирощено монокристали сполуки Tl4SnS4. На спеціально виготовлених монокристалічних зразках циліндричної форми (d=7 мм, 1=12 мм) методом Хармана в температурному інтервалі 406-520 К досліджено термоелектричні властивості. За даних умов монокристал характеризується високими значеннями коефіцієнту термо-ЕРС, співрозмірними з Tl4ZrS4 та Tl4TiS4 [1, 2]. Водночас, значення термоелектричної добротності при температурі 480 К складає 1.9x10-3 К-1 (фіг. 3), що в півтори рази перевищує аналогічні показники для Tl4ZrS4 [6] та Tl4TiS4 [2]. Застосування монокристалічної сполуки талій(І) тетратіостанату - Tl4SnS4 в якості робочого елементу термоелектричних пристроїв забезпечує їх більшу ефективність як за фізико-технічними, так і економічними характеристиками. Винахід може бути використаний в енергетиці, 93009 4 в перетворювачах тепла та створенні додаткових джерел енергії на теплових електростанціях та підприємствах, що виділяють теплову енергію в атмосферу Землі. Джерела інформації: 1. Беца В.В., Сабов М.Ю. Твердотільний елемент для формування підвищеної термерс. Патент України на винахід №59973, опубл. Бюл. №21, 2007р. 2. Беца В.В. Термоелектричний матеріал. Декл. Патент України №43181 А, опубл. Бюл. №10, 2001 - прототип. 3. Сабов М.Ю., Севрюков Д.В., Переш Є.Ю. Спосіб одержання талію(1.0-титану (IV) тетрасульфіду Tl4TiS4. Патент України на винахід №70185, опубл. Бюл. №4, 2007 р. 4. Ajavon A., Eholie R., Piffard Y., Tornoux M. Section SnS2-TI2S du systeme temaire ThalliumEtain-Soufre. // Rev.chim.miner. - 1983. - T.20, №3. P. 421-425. 5. Klepp K.O. Darstellung und Kristallstruktur von Tl4TiS4,Tl4SnS4 und Tl4TiSe4 // ZNBAD-39-1984 - P. 705-712. 6. Сабов М.Ю., Переш Є.Ю., Барчій І.Є., Галаговець І.В. Фазові рівноваги та властивості проміжних фаз в системах TI2X-ZrX2 (X-S, Se, Те) // Наукова конференція присвячена 50-річчю хімічного факультету Ужгородського унту, Ужгород, 1996 р. С 18-20. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 93009 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601