Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną stawia dziś nowe zadania technologiom. Pojawia się konieczność jak najefektywniejszego wykorzystywania uzyskiwanej energii, możliwości jej oszczędzania, odzyskiwania, poszukiwania nowych jej źródeł.
Materiały termoelektryczne mogłyby sprostać części tych wyzwań dzięki ich zdolności do konwersji energii cieplnej w elektryczną z wykorzystaniem gradientu temperatur (stosuje się je również do termoelektrycznego chłodzenia). Jednakże sprawność tych materiałów, dostępnych komercyjnie, sięga jedynie ok. 10%. Przedmiotem rozprawy doktorskiej jest próba podwyższenia efektywności tych materiałów, poprzez wytworzenie ich w formie funkcjonalnych materiałów gradientowych z materiałów jednorodnych za pomocą nowatorskiej metody sedymentacji odśrodkowej w silnym polu grawitacyjnym.
Autorka stara się uzyskać materiały o kontrolowanej, stałej zmianie składu chemicznego, tym samym profilu koncentracji nośników, który pozwalałby na uzyskanie wzrostu sprawności elementów z nich wytwarzanych. Przedmiotem badań są stopy bizmutu z antymonem (Bi-Sb) oraz materiały na bazie tellurku bizmutu i tellurku antymonu (Bi-Sb-Te).
Przedstawione wyniki dowodzą możliwości wytwarzania termoelektrycznych materiałów gradientowych za pomocą opisanej w rozprawie metody. Omówione zostały uzyskane gradienty składu chemicznego z odpowiadającymi im zmianami właściwości termoelektrycznych dla próbek o wyjściowych stosunkach bizmutu do antymonu 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, oraz nietypowe efekty procesu sedymentacji materiału zawierąjąco tellur (Bi-Sb-Te).
Functionally graded thermoelectric materials obtained under strong
gravitational field
Increasing demand for electrical energy puts new challenges for technology. Energy saving, waste heat recovery, increasing efficiency of energy production and use as well as searching for new energy sources become crucial. Thermoelectric materials might rise to some of these challenges because of their ability of conversion of heat into electrical energy thanks to temperature gradient (these can also be used for thermoelectric cooling). However, the efficiency of these materials, for commercial use is only about 10%. The research work included in the dissertation concentrates on approach of increasing the efficiency of the materials by creating functionally graded thermoelectric materials from uniform materials using centrifugal sedimentation under strong gravitational field method.
Author attempts to obtain materials with steady, well controlled carrier's concentration that would cause the increase in efficiency of the modules made from these materials. Investigated materials are Bi-Sb alloys and Bi-Sb-Te based materials.
Presented results show the possibilities of obtaining functionally graded thermoelectric materials using the method described in dissertation. Obtained chemical gradients that are followed by change in thermoelectric properties for starting samples with Bi-Sb ratio of 9:1, 8:2, 7:3 and 6:4 are described altogether with unusual effects of grading process in samples including tellurium.
