DE3887929T2 - Thermoelektrisches Material. - Google Patents
Thermoelektrisches Material.Info
- Publication number
- DE3887929T2 DE3887929T2 DE3887929T DE3887929T DE3887929T2 DE 3887929 T2 DE3887929 T2 DE 3887929T2 DE 3887929 T DE3887929 T DE 3887929T DE 3887929 T DE3887929 T DE 3887929T DE 3887929 T2 DE3887929 T2 DE 3887929T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- thermoelectric
- oxide
- transition metal
- group
- peltier effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 30
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 claims description 11
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 229910002909 Bi-Te Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L barium carbonate Chemical compound [Ba+2].[O-]C([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N hydroxyformaldehyde Chemical compound O[14CH]=O BDAGIHXWWSANSR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002899 Bi2Te3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 238000000333 X-ray scattering Methods 0.000 description 1
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu].[Cu] LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
- H10N10/8552—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen the compounds being superconducting
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/855—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing boron, carbon, oxygen or nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Material, das zur Erzeugung elektrischer Energie durch Ausnutzung von Temperaturdifferenzen (auf Grundlage des Seebeck-Effekts) und zur Erzeugung von Temperaturdifferenzen durch elektrische Energie (auf Grundlage des Peltier-Effekts) verwendbar ist. Insbesondere betrifft sie ein thermoelektrisches Material bestehend aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur oder einer geschichteten Perowskit-Struktur, wobei das Oxid aus einem Selten Erdelement und einem Übergangsmetallelement aufgebaut ist und große thermoelektrische Leistung bei niedrigen Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur zeigt.
- Es ist wohlbekannt, daß die thermoelektrische Eigenschaft, die durch die Effektivität der Umwandlung zwischen thermischer Energie und elektrischer Energie ausgedrückt wird, als Funktion des thermoelektrischen Gütefaktors Z berechnet werden kann. Der Wert von Z kann durch die Gleichung Z = α²λ/k abgeschätzt werden. Dabei ist α die thermoelektrische Leistung (uVK&supmin;¹), λ ist die elektrische Leitfähigkeit (Ω&supmin;¹·cm&supmin;¹) und k ist die thermische Leitfähigkeit (W·cm&supmin;¹K&supmin;¹). Um einen großen thermoelektrischen Gütefaktor zu erhalten, sind natürlich ein großes α, ein großes λ und ein kleines k erforderlich. Es ist jedoch wohlbekannt, daß λ/k durch das Wiedemann-Franz-Gesetz für Metalle als konstant vorausgesagt wird, und daß die drei oben erwähnten Konstanten nicht unbedingt unabhängig voneinander sind. Dieses Gesetz ist nicht immer für den Fall von Halbleitern anwendbar, so daß die Auswahl von Halbleitern für die Herstellung eines thermoelektrischen Materials relativ uneingeschränkt ist. Ferner ist der Wert von α für Metalle von der Größenordnung 10 uV/K, aber eine Anzahl von Halbleitern haben um ein oder mehrerer Größenordnungen höhere Werte für α als der Wert für Metalle. Beispiele für typische, bislang entwickelte thermoelektrische Materialien sind polykristalline Silicide von Übergangsmetallen, die zur thermoelektrischen Leistungserzeugung verwendet werden, und Chalcogenide von Wismut oder Antimon, die zum Kühlen auf Grundlage des Peltier-Effekts verwendet werden. Unter diesen haben Verbindungen vom Bi&sub2;Te&sub3;-Typs bei Temperaturen um die Raumtemperatur die besten Gütefaktoren, und es ist wohlbekannt, daß sie als Peltier-Elemente in elektronischen Kühlgeräten und dergleichen in Anwendung gekommen sind. Da dieses Material jedoch thermoelektrische Gütefaktoren aufweist, die sich unterhalb der Raumtemperatur sehr stark vermindern, ist die Kühltemperatur gegenwärtig auf einen extrem engen Temperaturbereich um die Raumtemperatur beschränkt. Aus diesem Grund ist es erforderlich, ein thermoelektrisches Material zur Kühlung auf Grundlage des Peltier- Effekts zu entwickeln, das einen hohen thermoelektrischen Gütefaktor über einen weiten Temperaturbereich unterhalb der Raumtemperatur aufweist.
- In Physical Review Letters Vol. 58, Nr. 4, Seiten 405-407 wird beschrieben, daß La-Ba-Cu-O-Oxide mit einer Perowskit-Struktur Supraleitung mit einer kritischen Temperatur von etwa 25 K oder mehr zeigen.
- In Physical Review Letters Vol. 58, Nr. 4, Seiten 408-410 wird beschrieben, daß La-Sr-Cu-O-Oxide mit einer Perowskit-Struktur Supraleitung zeigen. Als kritische Temperatur wurde für La1,8Sr0,2CuO&sub4; als 36 K gefunden.
- In Physical Review Letters Vol. 58, Nr. 9, Seiten 908-910 wird beschrieben, daß Y-Ba-Cu-O-Oxide mit einer Perowskit-Struktur Supraleitung zeigen, mit einer kritischen Temperatur von 80 K bis 93 K.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Peltier-Effekt-Vorrichtung mit einem thermoelektrischen Material, das aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur besteht, bereitgestellt,
- wobei das Oxid die Formel (Ln1-xAx)&sub2;MO&sub4; (0< x< 1) hat, wobei Ln ein Element der Seltenen Erden ist, A ein Element aus den Erdalkalimetallen ist und M ein Element aus den Übergangsmetallen ist und wobei das Oxid verwendet wird, um den Peltier- Effekt in der Vorrichtung hervorzurufen.
- In einer bevorzugten Ausgeführungsform liegt das thermoelektrische Material in Form einer festen Lösung vor.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Selten Erdelement aus der aus Yttrium (Y), Lanthan (La), Dysprosium (Dy), Ytterbium (Yb) und Samarium (Sm) bestehenden Gruppe ausgewählt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Übergangsmetallelement aus der aus Kupfer (Cu), Titan (Ti), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Zink (Zn), Kobalt (Co) und Mangan (Mn) bestehenden Gruppe ausgewählt.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Erdalkalimetall aus der aus Calcium (Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) bestehenden Gruppe ausgewählt.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein thermoelektrisches Element bereitgestellt, welches einen Übergang zwischen einem ersten elektrischen Leiter und einem zweiten elektrischen Leiter aufweist;
- wobei das thermoelektrische Element dadurch gekennzeichnet ist, daß einer von dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur gebildet ist, wobei das Oxid die Formel hat (Ln1-xAx)&sub2;MayMb1-yO&sub4; oder (Ln1-xAx)MayMb1-yO&sub3; (0< x< 1, 0< y< 1),
- wobei Ln ein Element der Seltenen Erden ist, A ein Element der Erdalkalimetalle ist, Ma ein Element der Übergangsmetalle und Mb ein Element der Übergangsmetalle ist.
- Die Oxide mit Perowskit-Struktur, die das thermoelastische Material dieser Erfindung bilden, können durch die chemische Formel LuMO&sub3; oder Ln&sub2;MO&sub4; dargestellt werden, wobei Lu ein Element der Seltenen Erden und M ein Übergangsmetallelement ist. Wie oben erwähnt, kann wenigstens ein Teil des Seltenen Erdelements durch ein Erdalkalimetallelement ersetzt werden, oder wenigstens ein Teil des Übergangsmetallelements kann durch ein anderes Übergangsmetallelement ersetzt werden.
- Bei der Bewertung von Oxiden, in denen Lanthan und Yttrium als Selten Erdelemente, Kupfer als Übergangsmetallelement und Barium und Strontium als Erdalkalimetallelemente verwendet sind, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten. Diese Oxide mit einer Perowskit-Struktur haben hohe thermoelektrische Gütefaktoren über einen weiten Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 100 K oder weniger, wobei deren Werte höher sind als die höchsten bislang bekannten thermoelektrischen Gütefaktoren, nämlich die des thermoelektrischen Materials vom Bi-Te-Typ. Ferner nehmen die Temperatureigenschaften bis zu Temperaturen von unterhalb 100 K nicht ab.
- Beispiele für Verfahren für die Präparation der Oxide dieser Erfindung sind das Sputtering-Verfahren, das Mitfällungs-Verfahren (Coprecipitation), das Schmelz-Verfahren, das Pulver- Sinter-Verfahren und dergleichen mehr. Hier wird das Pulver- Sinter-Verfahren als Beispiel angegeben, aber die Struktur und Eigenschaften der Oxide dieser Erfindung sind nicht auf dieses Herstellungsverfahren beschränkt.
- Daher ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, die Zielvorgaben zu erreichen, (1) ein thermoelektrisches Material bestehend aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur bereit zustellen, das hohe thermoelektrische Gütefaktoren von Raumtemperatur bis hinab zu 100 K oder weniger hat und dessen Temperaturcharakteristik bis zu einer Temperatur unterhalb von 100 K nicht abflacht, woraus ein Peltier-Kühlelement resultiert, mit dem Kühltemperaturen unterhalb der Raumtemperatur erhalten werden können; und (2) ein thermoelektrisches Material bereitzustellen, das bei niedrigen Kosten leicht und mit einfacher Steuerung seiner thermoelektrischen Leistung entweder vom P- oder N-Typ hergestellt werden kann, was ein Peltier-Kühlelement mit hoher Leistungsfähigkeit ergibt, das wirtschaftlich herstellbar ist und einen weiten Anwendungsbereich hat.
- Diese Erfindung wird besser verständlich und ihre vielen Aufgaben und Vorteile werden Fachleuten bei Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung besser verständlich werden, wobei:
- Fig. 1 eine charakteristische Kurve der Temperaturabhängigkeit des thermoelektrischen Gütefaktors für die Oxide mit Perowskit- Struktur (z. B. (La1-xBax)&sub2;CuO&sub4; und (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4;) gemäß dieser Erfindung und für das herkömmliche thermoelektrische Material vom Bi-Te-Typ zeigt.
- Zunächst wurden Lanthanoxid (La&sub2;O&sub3;), Bariumcarbonat (BaCO&sub3;) und Kupferoxid (CuO) separat voneinander gewogen, in einem Mörser vermischt, und für 12 Stunden bei 900ºC gebrannt. Dann wurde das resultierende Produkt zu Pulver gemahlen und gut gemischt, worauf ein weiteres Brennen für 5 Stunden bei 1100ºC folgte.
- Das erhaltene thermoelektrische Material, (La1-xBax)&sub2;CuO&sub4;, wurde durch Röntgenstreuung auf seine Struktur untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß das Material dieses Beispiels Perowskit-Struktur hatte.
- Als nächstes wurde das auf diese Weise erhaltene thermoelektrische Material im Hinblick auf seinen thermoelektrischen Gütefaktor Z (Z = α²λ/k) bewertet, das aus seiner thermoelektrischen Leistung, elektrischen Leitfähigkeit λ und thermischen Leitfähigkeit k bei Temperaturen von 100 K bis Raumtemperatur berechnet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Der Typ der thermoelektrischen Leistung ändert sich abhängig von dem Anteil x des Erdalkalielements und dem Anteil von Sauerstoff. Hier sind Daten des thermoelektrischen Materials vom P-Typ in Tabelle 1 als Beispiel angegeben. Tabelle 1 Thermoelektrische Eigenschaften von (La1-xBax)&sub2;CuO&sub4; (P-Typ) Temperatur Thermoelektrische Leistung Thermoelektrische Leitfähigkeit Elektrische Leitfähigkeit Thermoelektrischer Gütefaktor
- Die Temperaturcharakteristiken der thermoelektrischen Gütefaktoren für die Oxide dieser Erfindung und für herkömmliches thermoelektrisches Material vom Bi-Te-Typ sind auch in Fig. 1 verglichen. Die Kurven A und B in Fig. 1 sind die charakteristischen Kurven für die thermoelektrischen Materialien dieser Erfindung, d. h. (La1-xBax)&sub2;CuO&sub4; und (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4;. Diese Materialien sind vom P-Typ und das letztere Material wird vollständig in dem folgenden Beispiel 2 beschrieben. Die Kurve C in Fig. 1 zeigt die charakteristische Kurve für das herkömmliche thermoelektrische Material vom Bi-Te-Typ. Wie aus den Kurven A und C in Fig. 1 klar ist, ist bei Raumtemperatur der thermoelektrische Gütefaktor für die Oxide dieses Beispiels höher als der Wert für das Material vom Bi-Te-Typ und fällt charakteristischerweise zu niedrigeren Temperaturen hin nur leicht ab, sogar bei 100 K.
- Zunächst wurde Lanthanoxid (La&sub2;O&sub3;), Strontiumcarbonat (SrCO&sub3;) und Kupferoxid (Cu&sub2;O) separat voneinander gewogen, in einem Mörser zusammengemischt und für 12 Stunden bei 900ºC vorgebrannt. Dann wurde die vorgebrannt Mischung zu Pulver gemahlen und wieder gemischt, worauf ein weiteres Brennen für etwa 5 Stunden bei 1100ºC folgte. Das erhaltene thermoelektrische Material, (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4;, wurde durch Röntgenstrahlung auf seine Struktur untersucht. Es wurde wie in Beispiel 1 gefunden, daß das Material dieses Beispiels eine Perowskit-Struktur hatte. Ebenfalls wurden die thermoelektrische Leistung, die thermische Leitfähigkeit, die elektrische Leitfähigkeit und der thermoelektrische Gütefaktor bei Temperaturen von 100 K bis Raumtemperatur bestimmt. Die Veränderungen in diesen Werten mit der Temperatur sind in Tabelle 2 gezeigt. Wie in Tabelle 2 gezeigt, war auch bei der niedrigen Temperatur von 100 K der thermoelektrische Gütefaktor immer noch hoch, 3,4·10&supmin;³ K&supmin;¹. Ferner ist es aus den Kurven B und C in Fig. 1 offensichtlich, daß der thermoelektrische Material dieses Beispiels überlegene Temperaturcharakteristiken gegenüber denen des herkömmlichen thermoelektrischen Materials vom Bi-Te-Typ hat. Tabelle 2 Thermoelektrische Eigenschaften von (La1-xSrx)&sub2;CuO&sub4; (P-Typ) Temperatur Thermoelektrische Leistung Thermoelektrische Leitfähigkeit Elektrische Leitfähigkeit Thermoelektrischer Gütefaktor
- Zuerst wurden Yttriumoxid (Y&sub2;O&sub3;), Bariumcarbonat (BaCO&sub3;) und Kupferoxid (CuO) separat gewogen und dann in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 und 2 zusammengemischt. Dann wurde die Mischung bei 700ºC für 12 Stunden vorgebrannt, gefolgt von einem Brennen bei 900ºC in einer Atmosphäre mit einem Überschuß an Sauerstoff für etwa 6 Stunden. Das durch dieses Brennen hergestellte thermoelektrische Material, (Y1-xBax)&sub2;CuO&sub4;, hatte die gleiche Struktur wie die in den Beispielen 1 und 2 erhaltene, aber die thermoelektrische Leistung war vom N-Typ. Der thermoelektrische Gütefaktor bar 3,0·10&supmin;³ K&supmin;¹ bei 100 K und seine Temperaturabhängigkeit war die gleiche wie die in den Beispielen 1 und 2 gezeigte.
Claims (10)
1. Peltier-Effekt-Vorrichtung mit einem thermoelektrischen
Material, das aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur
besteht,
wobei das Oxid die Formel (Ln1-XAx)&sub2; MO&sub4;(0< x< 1) hat,
wobei Ln ein Element der seltenen Erden ist, A ein Element
aus den Erdalkalimetallen ist und M ein Element aus den
Übergangsmetallen ist und wobei das Oxid dazu verwendet
wird, den Peltier-Effekt in der Vorrichtung hervorzurufen.
2. Peltier-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 1, die in Form
einer festen Lösung vorliegt.
3. Peltier-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, wobei das
Seltenerdelement aus der aus Yttrium (Y), Lanthan (La),
Dysprosium (Dy), Ytterbium (Yb) und Samarium (Sm) bestehenden
Gruppe ausgewählt ist.
4. Peltier-Effekt-Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei
das Übergangsmetallelement aus der aus Kupfer (Cu), Titan
(Ti), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Zink (Zn), Cobalt (Co) und
Mangan (Mn) bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
5. Peltier-Effekt-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei das Erdalkalimetall aus der aus Calzium
(Ca), Strontium (Sr) und Barium (Ba) bestehenden Gruppe
ausgewählt ist.
6. Thermoelektrisches Element, welches einen Übergang zwischen
einem ersten elektrischen Leiter und einem zweiten
elektrischen Leiter aufweist;
wobei das thermoelektrische Element dadurch gekennzeichnet
ist, daß einer von dem ersten und dem zweiten elektrischen
Leiter aus einem Oxid mit einer Perowskit-Struktur gebildet
ist, wobei das Oxid die Formel hat (Ln1-XAX)&sub2;MayMb1-YO&sub4; oder
(Ln1-X)MayMb1-yO&sub3; (0< x< 1, 0< y< 1),
wobei Ln ein Element der seltenen Erden ist, A ein Element
der Erdalkalimetalle ist, Ma ein Element der
Übergangsmetalle und Mb ein Element der Übergangsmetalle ist.
7. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 6, wobei das
thermoelektrische Element ein Peltier-Element ist.
8. Thermoelektrisches Element nach Anspruch 6 oder 7, wobei das
Element der seltenen Erden aus der aus Yttrium (Y), Lanthan
(La), Dysprosium (Dy), Ytterbium (Yb) und Samarium (Sm)
bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
9. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
wobei das erste und zweite Übergangsmetallelement aus der
aus Kupfer (Cu), Titan (Ti), Eisen (Fe), Nickel (Ni), Zink
(Zn), Cobalt (Co) und Mangan (Mn) bestehenden Gruppe
ausgewählt ist.
10. Thermoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
wobei das Erdalkalimetallelement aus der aus Calzium (Ca),
Strontium (Sr) und Barium (Ba) bestehenden Gruppe ausgewählt
ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62160680A JPH0617225B2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | 熱電変換材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3887929D1 DE3887929D1 (de) | 1994-03-31 |
| DE3887929T2 true DE3887929T2 (de) | 1994-07-14 |
Family
ID=15720142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3887929T Expired - Fee Related DE3887929T2 (de) | 1987-06-26 | 1988-05-10 | Thermoelektrisches Material. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0296706B1 (de) |
| JP (1) | JPH0617225B2 (de) |
| DE (1) | DE3887929T2 (de) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI872894A (fi) * | 1987-07-01 | 1989-01-02 | Outokumpu Oy | Kylelement. |
| DE4434904A1 (de) * | 1994-09-29 | 1996-06-05 | Max Planck Gesellschaft | Thermoelektrische Strahlungsdetektoren auf der Basis perovskitartiger dotierter Schichten und Übergitter |
| JP3968418B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2007-08-29 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | ｎ型熱電特性を有する複合酸化物 |
| JP2005223307A (ja) * | 2004-01-08 | 2005-08-18 | Univ Nagoya | 酸化物系熱電変換膜、及び酸化物系熱電変換膜の作製方法 |
| JP2010027631A (ja) * | 2006-09-28 | 2010-02-04 | Murata Mfg Co Ltd | 熱電変換素子、熱電変換モジュール、および熱電変換素子の製造方法 |
| WO2009001691A1 (ja) * | 2007-06-22 | 2008-12-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 熱電変換素子、熱電変換モジュール、および熱電変換素子の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0288022B1 (de) * | 1987-04-22 | 1995-11-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Supraleitfähiges Gerät |
| FI872894A (fi) * | 1987-07-01 | 1989-01-02 | Outokumpu Oy | Kylelement. |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP62160680A patent/JPH0617225B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-05-10 EP EP88304235A patent/EP0296706B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-05-10 DE DE3887929T patent/DE3887929T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617225B2 (ja) | 1994-03-09 |
| DE3887929D1 (de) | 1994-03-31 |
| EP0296706A2 (de) | 1988-12-28 |
| EP0296706B1 (de) | 1994-02-23 |
| JPS645911A (en) | 1989-01-10 |
| EP0296706A3 (en) | 1989-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3855137T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Oxyd-Supraleiters | |
| DE3855371T2 (de) | Auf neuen supraleitenden Materialien basierende Anordnungen und Systeme | |
| DE68920234T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines oxidischen Supraleiters. | |
| DE3854358T2 (de) | Supraleitendes Oxid. | |
| US8688181B1 (en) | Superconductive compounds having high transition temperature, and methods for their use and preparation | |
| US5145831A (en) | High-tc oxide superconductor and method for producing the same | |
| DE3887929T2 (de) | Thermoelektrisches Material. | |
| DE68914817T2 (de) | Oxydisches supraleitendes Material, dessen Herstellungsprozess und Anwendung. | |
| DE68927329T2 (de) | Metalloxid-Materialien | |
| DE69120840T2 (de) | Supraleiter auf Thalliumbasis substituiert durch seltene Erden | |
| US5352299A (en) | Thermoelectric material | |
| DE68924204T2 (de) | Supraleiter des Systems Bi-Pb-Sr-Ba-Ca-Cu-O. | |
| DE3817319C2 (de) | ||
| DE68904260T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines pulvers aus supraleitfaehigem oxid auf der basis von wismut, das blei enthaelt, und verfahren zur herstellung eines sinterkoerpers daraus. | |
| DE69108172T2 (de) | Geschichtete Kupferoxide. | |
| DE68917241T2 (de) | Metall-Thallium-Strontium-Calcium-Kupfer-Sauerstoff-Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung. | |
| DE68924423T2 (de) | Supraleitende bi-sr-ca-cu oxid-zusammensetzungen und verfahren zur herstellung. | |
| JPH04500196A (ja) | 超伝導性金属酸化物組成物 | |
| DE3854134T2 (de) | Supraleitendes Oxyd und Verfahren zur seiner Herstellung. | |
| DE68928684T2 (de) | Supraleiter und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE102014110065A1 (de) | Material für ein thermoelektrisches Element und Verfahren zur Herstellung eines Materials für ein thermoelektrisches Element | |
| DE69313201T2 (de) | Supraleitendes Material aus Metalloxyd und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE69815914T2 (de) | Supraleiter, Stromzuführung und Verfahren zum Herstellen des Supraleiters | |
| DE68915578T2 (de) | Oxydisches supraleitendes Material. | |
| DE3786915T2 (de) | Parametrisch geändertes supraleitendes Material. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |