Термоелектричний матеріал на основі евтектичного композиту системи snse2-bi2se3
Номер патенту: 98368
Опубліковано: 10.05.2012
Автори: Цигика Володимир Васильович, Сабов Мар'ян Юрійович, Барчій Ігор Євгенійович, Переш Євген Юлійович, Беца Володимир Васильович, Козьма Антон Антонович
Формула / Реферат
Термоелектричний матеріал, який містить станум (IV) селенід SnSe2, який відрізняється тим, що додатково містить бісмут (III) селенід Bi2Se3, з утворенням на їх основі евтектичного композиту (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33 .
Текст
Реферат: Винахід належить до галузі неорганічної хімії та напівпровідникового матеріалознавства і може бути використаний для практичного застосування при виробництві перетворювачів теплової енергії в електричну, термоелементів, термобатарей, термогенераторів. Термоелектричний матеріал, який містить станум (IV) селенід SnSe2, додатково містить бісмут (III) селенід Bi2Se3, з утворенням на їх основі евтектичного композиту (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33. Технічний результат винаходу полягає у проявленні у температурному інтервалі 365-600 K проявляє вищого значення коефіцієнта термо-ЕРС порівняно з вихідними сполуками. Значення коефіцієнта UA 98368 C2 (12) UA 98368 C2 термо-ЕРС евтектичного композиту на основі SnSe2 та Bi2Se3 складає - 2430 мкВ/ K при 440 і 595 K, що значно перевищує аналогічні показники вихідних сполук в дослідженому температурному інтервалі. UA 98368 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до галузі неорганічної хімії та напівпровідникового матеріалознавства і може бути використаний для практичного застосування при виробництві перетворювачів теплової енергії в електричну, термоелементів, термобатарей, термогенераторів. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, за хімічним складом та фізико-хімічною природою, що виявився ефективним термоелектричним матеріалом, є сполука станум (IV) селенід [1]. Недоліком прототипу є низьке значення коефіцієнта термо-ЕРС та високотемпературні режими синтезу. Задача винаходу полягає в одержанні нового ефективного термоелектричного матеріалу з більш високим значенням коефіцієнта термо-ЕРС та порівняно нескладним технологічним процесом його одержання. Термоелектричний матеріал, який містить станум (IV) селенід SnSe2, який відрізняється тим, що додатково містить бісмут (III) селенід Bi2Se3, а утворений на їх основі евтектичний композит (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33 у температурному інтервалі 365-600 K проявляє вище значення коефіцієнта термо-ЕРС порівняно з вихідними сполуками. Переваги запропонованого матеріалу над матеріалом-прототипом: значно вище абсолютне значення коефіцієнта термо-ЕРС, нижчі температури синтезу. Приклад. Згідно з [2] у системі SnSe2-Bi2Se3 утворюється евтектична суміш при молярному співвідношенні вихідних компонентів 0,67:0,33. Синтез евтектичного сплаву (SnSe 2)0,67(Вi2Se3)0,33 здійснювали однотемпературним методом із сполук SnSe2 та Bi2Se3 у вакуумованих кварцових -4 ампулах. Компоновку вихідних речовин здійснювали з точністю до 210 г на аналітичних терезах ВЛА-200. Умови синтезу підбирали на основі Т-х діаграми стану [2]. Нагрів проводили із швидкістю 20-30 K/год. При максимальній температурі 1020 K (витримка протягом 48 годин) всі компоненти і продукти взаємодії знаходилися у розплавленому вигляді, що сприяло завершенню фізико-хімічної взаємодії з утворенням необхідного сплаву. Охолодження до підібраної на підставі відомої діаграми стану температури відпалу (423 K) здійснювали із швидкістю 5-10 K/год. Відпал проводили протягом 290 годин. Ідентифікацію здійснювали методами диференційного термічного (ДТА) та рентгенівського фазового (РФА) аналізів. Доказами утворення евтектичної суміші на основі вихідних фаз в одержаному зразку є узгодження дифрактограми синтезованого сплаву складу (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33 (Фіг. 1) із теоретично розрахованими дифрактограмами за літературними даними для сполук SnSe2 (Фіг. 2 [3]) і Bi2Se3 (Фіг. 3 [3]), а також відповідна термограма, що характеризується на кривій нагрівання одним чітким ендотермічним ефектом при 831 K. Термоелектричні властивості досліджували методом Хармана в температурному інтервалі 300-600 K на пресованих полікристалічних зразках циліндричної форми (d=8-9 мм, д=6-8 мм). Як зразки використовували синтезовані з бінарних селенідів евтектичні сплави, які подрібнювали в порошок і просіювали крізь каліброване сито, стандартизоване відповідно до вимог ТУ У-36.6-2210200135-001-2003, марки УКС-СЛ з діаметром отворів 0,04 мм. Порошок пресували під тиском 20 МПа. Максимальне значення коефіцієнта термо-ЕРС евтектичного композиту складало -2430 мкВ/K (Таблиця) при 440 і 595 K, що значно, майже в чотири рази за абсолютною величиною, перевищує аналогічні показники для SnSe2 і Bi2Se3 в дослідженому температурному інтервалі [1, 4]. Таблиця Сполука/сплав SnSe2 (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33 Bi2Se3 макс, мкВ/град. 640 (585 K) -2430 (440, 595 K) 200 (300 K) 45 50 Застосування сплаву (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33 як робочого елемента термоелектричних пристроїв забезпечує їх більшу ефективність як за фізико-технічними, так і економічними характеристиками. Винахід може бути використаний в енергетиці, в перетворювачах тепла та створенні додаткових джерел електрики на теплових електростанціях та підприємствах. Джерела інформації: 1. Насибов И.О., Султанов Т.И., Рустамов П.Г., Алиджанов М.А. Исследование некоторых физических свойств сплавов области твердого раствора в системе Ce 2Se3-SnSe2 // Неорган. материалы.-1977. - Т. 13, № 6. - с. 982-985 - прототип. 1 UA 98368 C2 5 10 2. Козьма А.А., Барчій І.Є., Переш Є.Ю., Цигика В.В. Фізико-хімічна взаємодія у квазіпотрійній системі SnSe2-TlBiSe2-Bi2Se3 // Вісник УжНУ. Серія "Хімія".-2009. - Вип. 21 - с. 612. 3. Козьма А.А., Переш Є.Ю., Барчій І.Є., Цигика В.В. Фазові рівноваги на квазібінарних перерізах квазіпотрійної системи Tl2Se-SnSe2-Bi2Se3 // Укр. хім. журнал.-2010 - Т. 76, № 4. - с. 8084. 4. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. - К.: Наукова думка, 1979. - 768 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Термоелектричний матеріал, який містить станум (IV) селенід SnSe2, який відрізняється тим, що додатково містить бісмут (III) селенід Bi2Se3, з утворенням на їх основі евтектичного композиту (SnSe2)0,67(Bi2Se3)0,33. 2 UA 98368 C2 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюThermoelectric material based on eutectic composite of snse2-bi2se3 system
Автори англійськоюKozma Anton Antonovych, Barchii Ihor Yevheniiovych, Peresh Yevhen Yuliiovych, Sabov Marian Yuriiovych, Betsa Volodymyr Vasyliovych, Tsyhyka Volodymyr Vasyliovych
Назва патенту російськоютермоэлектрический материал на основе эвтектического композита системы snse2-bi2se3
Автори російськоюКозьма Антон Антонович, Барчий Игорь Евгеньевич, Переш Евгений Юлиевич, Сабов Марьян Юрьевич, Беца Владимир Васильевич, Цигика Владимир Васильевич
МПК / Мітки
МПК: C01G 19/00, H01L 35/00, C01B 19/00
Мітки: матеріал, системі, евтектичного, snse2-bi2se3, термоелектричний, композиту, основі
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-98368-termoelektrichnijj-material-na-osnovi-evtektichnogo-kompozitu-sistemi-snse2-bi2se3.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Термоелектричний матеріал на основі евтектичного композиту системи snse2-bi2se3</a>
Попередній патент: Термоелектричний матеріал на основі евтектичного композиту системи tl4snse4-tl9bise6
Наступний патент: Спосіб фотодинамічної терапії злоякісних пухлин
Випадковий патент: Формувальна суміш для відливок з кольорових сплавів