用于低温发电的铋硒化物热电材料参考配方
材料科学
2025-12-04 v2 计算物理
摘要
热电 (TE) 技术实现直接的热转电转化，正因其清洁、节能和碳中和特性而在工业、汽车和船舶应用中受到关注。尽管已有近百年的研究，热电发电的产业化与商业化仍受限。自新千年以来，纳米化 Bulk 材料加速了新 TE 系统的发现。然而，由于对高温热源的获取受限，能源收集仍几乎完全依赖 BiTe 系合金，这是唯一能在室温附近稳定运行的体系。尽管已提出许多 BiTe 系配方，但由于可重复性、可靠性和寿命问题，这些材料的工业化应用仍受阻碍。本文旨在通过数据驱动分析世界上最大的热电数据库 Starrydata2，开发出参考 BiTe 系热电材料。我们确定 Bi0.46Sb1.54Te3 和 Bi2Te2.7Se0.3 为最常 studied 的三元配方。这些配方采用热压和火花等离子体压粉合金方法制备。评估了不同工艺方法和测量方向下的热电性能。结果与报告数据中位数高度吻合，证明所选配方的代表性。我们将其作为参考 BiTe 材料提出，附带透明的数据和验证的基准。其使用可支持 TE leg 与模块的标准化，加速性能评估与产业化集成。我们进一步估算了由参考配方制造的热电模块性能，给出在 120 K 温差下功率输出超过 2.51 W，效率为 3.58%。
引用
@article{arxiv.2507.06101,
title = {Reference compositions for bismuth telluride thermoelectric materials for low-temperature power generation},
author = {Nirma Kumari and Jaywan Chung and Seunghyun Oh and Jeongin Jang and Jongho Park and Ji Hui Son and SuDong Park and Byungki Ryu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.06101},
year = {2025}
}
备注
45 pages, 4 tables, 14 figures (DOI info added for future activation upon publication. Error updated for k_ph)